FR2903146A1 - Dispositif pour augmenter le debit massique d'air admis a l'interieur d'une chambre d'admission d'air d'un moteur thermique, et circuit d'alimentation en air integrant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif pour augmenter le débit d'air admis à l'intérieur de la chambre d'admission d'air (22) d'un moteur thermique notamment d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (2), ladite pompe (2) comportant une enceinte et une membrane, ladite membrane étant confinée à l'intérieur de ladite enceinte et étant équipée de moyens de manoeuvre pour provoquer son ondulation de manière à comprimer l'air circulant à travers la dite enceinte. Application au domaine automobile.

Description

1 Dispositif pour augmenter le débit massique d'air admis à l'intérieur

d'une chambre d'admission d'air d'un moteur thermique et circuit d'alimentation en air intégrant un tel dispositif Domaine technique de l'invention. La présente invention est du domaine des moteurs thermiques, notamment pour véhicules automobiles. Elle a pour objet un dispositif destiné à augmenter le débit massique d'air introduit dans une chambre d'admission d'air d'un moteur thermique, et un circuit d'alimentation en air de cette chambre intégrant un tel dispositif. Etat de la technique. Un moteur thermique équipant notamment un véhicule automobile, est susceptible d'être sollicité pour fournir des couples d'entraînement variés. On distingue des modes de fonctionnement du moteur stables où le couple à délivrer est souhaité sensiblement constant, et les modes de fonctionnement transitoires où le couple à délivrer est susceptible de varier de manière importante entre deux modes de fonctionnement respectivement faible et élevé. En mode transitoire, le conducteur souhaite une disponibilité de variation de couple la plus rapide possible. Par ailleurs, pour satisfaire aux exigences des conducteurs, les moteurs sont fréquemment surdimensionnés par rapport aux besoins courants, avec pour conséquence une surconsommation de carburant.

Il a été proposé des dispositifs pour permettre d'obtenir une variation de couple rapide, à partir d'un aménagement des modalités d'alimentation en air du moteur thermique. De tels dispositifs sont susceptibles d'équiper le circuit d'alimentation en air d'un moteur thermique de petite cylindrée, pour procurer au conducteur la possibilité d'obtenir une variation de couple rapide tout en disposant d'un véhicule de faible consommation en carburant.

2903146 2 Parmi ces dispositifs, il a été proposé de placer un compresseur en amont de l'entrée d'air du moteur thermique, pour accroître la pression de l'air à l'intérieur d'un circuit d'alimentation en air de la chambre d'admission d'air du moteur thermique, pour finalement accroître le débit massique d'air qu'elle reçoit. Ce compresseur est par 5 exemple un compresseur du type volumétrique, qui est entraîné à partir de l'arbre du moteur thermique. Un tel aménagement présente l'inconvénient d'un rendement insuffisant, en raison de la puissance nécessairement exploitée pour l'entraînement du compresseur. Par exemple encore, le compresseur est du type centrifuge dit turbocompresseur. Un tel turbocompresseur exploite les gaz d'échappement du moteur 10 thermique pour entraîner une turbine et accroître le débit massique d'air admis dans la chambre d'admission d'air du moteur thermique. Cependant, l'utilisation d'un turbocompresseur notamment à bas régime de rotation du moteur induit un temps de réponse trop long avant que les gaz d'échappement puissent fournir une énergie suffisante pour entraîner de manière satisfaisante la turbine du turbocompresseur. Une 15 réaction courante du conducteur est de tenter d'augmenter le couple du moteur à partir d'une requête d'accélération excessive, qui intervient néanmoins tardivement et dans des proportions inappropriées. Ce problème est d'autant plus important lorsque le moteur thermique est initialement au ralenti en régime particulièrement faible, dans la mesure où les gaz d'échappement produits sont faibles. Pour pallier le manque 20 d'énergie que procurent les gaz d'échappement à faible régime du moteur thermique, il a été proposé d'assister le turbocompresseur avec un compresseur annexe mis en oeuvre jusqu'à pouvoir exploiter efficacement les gaz d'échappement. On pourra par exemple se reporter aux documents US2003192313 (HOECKER and ail) et US4453381 (MOTOREN TURBINEN UNION) qui décrivent de tels turbocompresseurs 25 assistés. Par ailleurs et d'une manière générale concernant les compresseurs, leur structure est coûteuse et fragile. En outre, la compression de l'air induit un échauffement significatif de celui-ci, avec pour conséquence de limiter la quantité d'air exploitable pour une 30 capacité donnée du moteur thermique et gêner un accroissement rapide de régime dans le cas notamment où le volume des cylindres du moteur thermique est faible.

2903146 Objet de l'invention. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif destiné à augmenter le débit d'air massique admis à l'intérieur d'une chambre d'admission d'air d'un moteur 5 thermique, et un circuit d'alimentation en air de cette chambre intégrant un tel dispositif. Il est plus particulièrement visé par la présente invention de proposer de tels dispositif et circuit offrant une telle augmentation en mode de fonctionnement transitoire du moteur thermique avec un temps de réponse le plus faible possible, notamment inférieur à 200 ms, y compris pour un passage du moteur thermique d'un régime faible 10 de ralenti à un régime plus élevé. Il est encore plus particulièrement visé par la présente invention de proposer de tels dispositif et circuit offrant une telle augmentation en mode de fonctionnement transitoire du moteur thermique qui soient fiables et pérennes, peu coûteux et peu encombrant, qui induisent une consommation énergétique du moteur thermique réduite par rapport aux dispositifs et circuits de l'art 15 antérieur. Selon un but particulier, le dispositif proposé par la présente invention vise à assister un turbocompresseur notamment lorsque son fonctionnement est de moindre efficacité. Le dispositif de la présente invention est un dispositif pour augmenter le débit massique 20 d'air admis à l'intérieur de la chambre d'admission d'air d'un moteur thermique notamment d'un véhicule automobile. On entend par air une alimentation de la chambre d'admission du moteur thermique principalement en air extérieur, auquel est accessoirement adjoint des gaz d'échappement recyclés. D'une manière générale, le fluide admis dans la chambre d'admission d'air, principalement composé d'air prélevé à 25 l'extérieur du circuit et accessoirement d'au moins un autre gaz, notamment des dits gaz d'échappement recyclés en provenance du moteur, est notamment exploité au moins en partie comme comburant à la combustion opérée dans le moteur. Selon la présente invention, un tel dispositif est principalement reconnaissable en ce 30 qu'il comprend une pompe, cette pompe comportant une enceinte et une membrane, ladite membrane étant confinée à l'intérieur de ladite enceinte et étant équipée de moyens de manoeuvre pour provoquer son ondulation de manière à comprimer l'air 3 2903146 4 circulant à travers la dite enceinte. Cette ondulation est notamment opérée dans le sens du flux d'air circulant à l'intérieur de ladite enceinte de confinement de la membrane. Les moyens de manoeuvre provoquent plus particulièrement une ondulation de la membrane selon une fréquence d'excitation périodique sensiblement 5 normale à sa surface, la membrane étant disposée sensiblement parallèlement au sens de circulation du flux d'air. La membrane est notamment maintenue à l'intérieur de l'enceinte en étant manoeuvrée à partir de son extrémité amont, de sorte que les ondulations provoquées se propagent entre les deux extrémités de la membrane dans le sens de circulation du flux d'air. Le déplacement des ondulations provoque un 10 transfert d'énergie mécanique entre la membrane et l'air sous forme d'une variation de pression du flux d'air. Il ressort de ces dispositions qu'un tel dispositif placé sur un canal d'acheminement d'air vers la chambre d'admission d'air du moteur thermique, permet d'accroître la pression de l'air véhiculé par ce canal et finalement d'accroître le débit massique de l'air admis dans la chambre d'admission d'air.

15 Le dispositif comprend avantageusement des moyens de commande de la mise en oeuvre de la pompe. Une mise en oeuvre de la pompe correspond notamment à une commande de la mise en oeuvre des moyens de manoeuvre et/ou à une commande d'un passage à travers la pompe d'au moins une partie du flux d'air admis à l'intérieur 20 du dispositif. Ces moyens de commande sont plus particulièrement des moyens de commande de moyens d'inhibition de la mise en oeuvre de la pompe, qui associent notamment des moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe et/ou des moyens de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre.

25 Les moyens de commande sont notamment placés sous la dépendance d'un calculateur en relation avec des moyens de mémoire d'informations de consigne, et avec des moyens de mesure de paramètres relatifs à ces informations de consigne. Ces paramètres sont par exemple au moins l'un des paramètres suivants : *) une pression et/ou un débit massique d'air en sortie du dispositif, 30 *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée du dispositif, *) une pression et/ou un débit massique d'air en sortie de la pompe, *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée de la pompe, 2903146 5 *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée et/ou dans la chambre d'admission d'air du moteur thermique *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée du dispositif, *) une durée de mise en oeuvre globale des moyens d'inhibition, et/ou individuelle des 5 moyens d'orientation du flux d'air vers la pompe et des moyens de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre, *) une durée de séparation entre la mise en oeuvre des moyens d'orientation du flux d'air vers la pompe et la mise en oeuvre des moyens de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre. 10 *) l'amplitude d'une requête d'accélération par le conducteur. *) un couple moteur délivré. *) la tension susceptible d'être délivrée par la source d'énergie électrique du véhicule, *) le régime du moteur.

15 La liste des paramètres énoncés n'est cependant pas exhaustive, les moyens de commande étant susceptibles d'être mis sous dépendance d'autres paramètres et d'organes de mesure de ces paramètres sans sortir du cadre de l'invention. La mise sous dépendance des moyens de commande en fonction des paramètres 20 énoncés est notamment réalisée par l'intermédiaire de moyens de mesure que comprend le dispositif, tels que des capteurs de pression et/ou de débit, et/ou tels que des moyens chronométriques, et/ou tels que des moyens de détection de manoeuvre d'un organe de commande d'accélération, pédale notamment, et/ou tels que des moyens dynamométriques de mesure d'un couple délivré par le moteur thermique et/ou 25 de mesure du régime du moteur, et/ou tels qu'un potentiomètre de mesure de la tension délivrée par la source d'énergie électrique du véhicule. Les informations de consigne sont susceptibles d'être prédéterminées dès la conception du dispositif, mais sont de préférence adaptées selon le circuit 30 d'alimentation en air destiné à être équipé du dispositif. Les durées de consigne correspondent notamment à une utilisation du dispositif en association avec un compresseur, turbocompresseur plus particulièrement, de sorte que la mise en oeuvre 2903146 6 de la pompe corresponde au temps de latence nécessaire à une exploitation fiable et efficace du compresseur consécutivement à une requête de changement de régime du moteur thermique par le conducteur.

5 Plus particulièrement, la mise en oeuvre des moyens de manoeuvre de la pompe est placée sous la dépendance de l'un quelconque au moins d'une détection de requête d'accélération, du débit et/ou de la pression à l'intérieur de la chambre d'admission d'air du moteur, d'un couple moteur délivré, du débit et/ou de la pression d'air en entrée et/ou en sortie du dispositif et/ou de la pompe, voire le cas échéant en sortie d'un 10 turbocompresseur. Un arrêt de la mise en oeuvre des moyens de manoeuvre de la pompe est en outre placé sous la dépendance de l'un quelconque au moins d'une durée de fonctionnement des moyens de manoeuvre de la pompe, d'une durée de détection de la mise en oeuvre des moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe, du débit et/ou de la pression en sortie du dispositif et/ou de la pompe corrigée selon un 15 seuil de consigne. Plus particulièrement encore, la mise en oeuvre des moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe est placée sous la dépendance de l'un quelconque au moins, pour leur mise en fonctionnement d'une durée de détection de la mise en oeuvre des moyens de 20 manoeuvre de la pompe, du débit et/ou de la pression d'air en sortie de pompe corrigée selon un seuil de consigne, et pour leur arrêt d'une durée de mise en fonctionnement éventuellement corrigée selon un seuil de consigne du régime du moteur thermique, du couple moteur délivré, du débit et/ou de la pression à l'intérieur de la chambre d'admission d'air du moteur thermique, du débit et/ou de la pression en sortie et/ou en 25 entrée du dispositif, voire le cas échéant en sortie d'un turbocompresseur. Plus particulièrement enfin, la mise en oeuvre globale des moyens d'inhibition est placée sous la dépendance d'une capacité suffisante de fourniture d'énergie par la source d'énergie électrique du véhicule et/ou d'un seuil toléré du régime du moteur. Les moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe sont indifféremment à manoeuvre progressive, autorisant ou non un passage au moins partiel du flux d'air 30 2903146 7 admis à l'intérieur du dispositif vers la pompe, et/ou à manoeuvre en tout ou rien autorisant ou non rigoureusement un passage d'un tel flux d'air à travers la pompe. La mise en oeuvre des moyens de manoeuvre est susceptible de correspondre à une 5 variation l'amplitude et/ou de la fréquence des ondulations de la membrane. Selon une variante de réalisation, le dispositif comprend une conduite principale de circulation du flux d'air sur laquelle est placée en dérivation une conduite secondaire sur laquelle est placée la pompe. Selon une autre variante de réalisation, le dispositif comprend deux conduites d'amenée d'air, l'une principale et l'autre secondaire sur laquelle est placée la pompe, ces conduites étant jointes en aval de la pompe.

15 Les moyens d'inhibition, et plus particulièrement les moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe, comprennent au moins un organe de répartition d'air qui est par exemple placé sur l'une quelconque des conduites principales ou encore qui est placé en série avec la pompe sur l'une quelconque des conduites secondaires. Dans le cas d'un montage en dérivation de la pompe, l'organe de répartition d'air est placé 20 indifféremment entre les deux zones de jonction en dérivation de la conduite secondaire et/ou en l'une quelconque au moins de ces deux zones de jonction, ou encore en amont et/ou en aval des zones de jonction respectivement amont ou aval. L'organe de répartition d'air est par exemple constitué d'au moins un volet proportionnel, tel que volet papillon ou volet tambour ou organe analogue, ou encore 25 d'au moins une vanne ou analogue à au moins deux voies, telle qu'à clapet. Selon une forme avantageuse de réalisation, le dispositif comprend une vanne à au moins trois voies dont l'une des voies est en relation avec une conduite supplémentaire indifféremment d'évacuation de l'air hors du dispositif et/ou d'admission d'un gaz 30 depuis l'extérieur du dispositif. Le dispositif est susceptible d'être équipé de chacune de telles vannes d'évacuation d'air et/ou d'admission d'un gaz, au moins l'une de ces vannes pouvant être constitutive des moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe.

10 2903146 8 Le dispositif comprend de préférence au moins un échangeur thermique placé en série avec la pompe indifféremment en aval et/ou en amont de cette dernière.

5 La pompe et l'un quelconque au moins des moyens d'orientation d'un flux d'air vers la pompe et de l'échangeur thermique sont avantageusement intégrés à l'intérieur d'un même ensemble muni de moyens de jonction avec au moins un canal extérieur. Le dispositif est susceptible de comporter des moyens de jonction à des canaux extérieurs différents entre sa jonction aval et sa jonction amont. Tel que décrit plus loin, un tel 10 canal extérieur peut être un canal principal de circulation d'air vers la chambre d'admission d'air du moteur thermique sur lequel est interposé le dispositif. Le canal extérieur peut aussi être un canal principal et/ou secondaire d'amenée d'air placé en dérivation l'un par rapport à l'autre. Le canal extérieur peut aussi être un canal d'évacuation de l'air vers un appareil distant, tel qu'un appareil d'échappement des gaz 15 en provenance du collecteur du moteur thermique. Le canal extérieur peut aussi être un canal d'admission des gaz d'échappement en provenance du collecteur du moteur thermique. Selon un agencement particulier du volume de circulation du flux d'air à l'intérieur de 20 l'enceinte, celui-ci est à restriction préférentiellement régulière entre ses extrémités amont et aval. Plus spécifiquement, l'enceinte comporte au moins une zone de section progressivement restreinte dans le sens de circulation du flux d'air. Un écart est préférentiellement ménagé entre la membrane et au moins une paroi de 25 l'enceinte superposée à la membrane, entre lesquelles paroi et membrane circule le flux d'air. Un tel écart est de préférence maintenu entre la paroi et la membrane nonobstant son ondulation. II ressort de l'association entre la restriction de section de l'enceinte et l'écart ménagé entre la membrane et la paroi correspondante de l'enceinte, une accélération du flux d'air sans pour autant que cet air se trouve à un 30 seul instant confiné, voire comprimé, dans l'espace individuellement compris entre une ondulation de la membrane et la paroi de l'enceinte.

2903146 9 Les moyens de manoeuvre de la membrane sont notamment à énergie électrique, tels que par exemple constitués d'un moteur électrique et/ou électromagnétique. Ces moyens de manoeuvre sont par exemple équipés de moyens de raccordement à la source principale d'énergie électrique du véhicule. Selon une autre variante, les 5 moyens de manoeuvre sont alimentés à partir d'une source d'énergie autonome. L'invention a aussi pour objet un circuit d'alimentation en air de la chambre d'admission d'air d'un moteur thermique. Selon la présente invention, un tel circuit est principalement reconnaissable en ce qu'il est équipé d'un dispositif tel qu'il vient d'être 10 décrit. Le dispositif est susceptible d'être utilisé isolément pour l'alimentation en air de la chambre d'admission d'air du moteur thermique. Cependant, le dispositif est avantageusement associé à un compresseur, turbocompresseur notamment. Selon une variante, le dispositif est placé en série indifféremment en amont et/ou en aval avec le turbocompresseur sur un canal de circulation d'air vers la chambre d'admission d'air.

20 Selon une autre variante, le dispositif est placé sur un canal secondaire en dérivation du turbocompresseur, ce dernier étant placé sur un canal principal d'amenée d'air vers la chambre d'admission d'air. Le cas échéant, la vanne trois voies que comprend le dispositif est en relation avec un 25 canal d'évacuation de l'air hors du circuit d'alimentation de la chambre d'admission d'air. Une telle évacuation est susceptible d'intervenir en cas de surpression à l'intérieur du circuit, ou encore lorsque le fonctionnement du dispositif est souhaité être inhibé. L'air évacué est aussi susceptible d'être exploité pour améliorer le fonctionnement d'un appareil de traitement des gaz d'échappement en provenance du moteur thermique.

30 Dans ce cas, le canal d'évacuation est avantageusement en communication avec un tel appareil.

15 2903146 10 Le cas échéant encore, la vanne trois voies que comprend le dispositif est en relation avec un canal d'admission des gaz d'échappement en provenance du collecteur d'échappement du moteur thermique, pour acheminer ces gaz d'échappement dans la chambre d'admission d'air en vue de les exploiter pour la combustion. Description des figures. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation en relation avec 10 les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est une illustration d'un dispositif de la présente invention. Les fig.2 à fig.9 sont des schémas illustrant le montage de divers exemples respectifs de réalisation d'un dispositif de la présente invention, équipant isolément un circuit d'alimentation en air d'un véhicule à moteur thermique.

15 Les fig.10 à fig.21 sont des schémas illustrant le montage de divers exemples respectifs de réalisation d'un dispositif de la présente invention, équipant un circuit d'alimentation en air d'un véhicule à moteur thermique en association avec un turbocompresseur.

20 Sur la fig.1, un dispositif 1 est destiné à augmenter le débit massique d'air introduit dans la chambre d'admission d'air d'un moteur thermique d'un véhicule suite à une requête d'un accroissement de couple de ce moteur thermique. Ce dispositif 1 est adapté pour diminuer le temps de réponse entre une requête d'accélération par le conducteur, et l'accroissement correspondant effectif du couple délivré par le moteur 25 thermique. Notamment, ce dispositif 1 présente l'avantage de permettre un accroissement quasi-immédiat de la quantité massique d'air admis à l'intérieur de la chambre d'admission d'air suite à la requête du conducteur, pendant le cas échéant le temps de latence nécessaire au fonctionnement efficace d'un dispositif plus puissant, turbocompresseur notamment.

30 Ce dispositif 1 comprend une pompe 2 principalement constituée d'une enceinte 3 à parois rigides 4 logeant dans son volume intérieur une membrane souple 5. Un orifice 5 2903146 11 d'entrée d'air 6 et un orifice de sortie d'air 7 sont ménagés en vis-à-vis l'un de l'autre dans deux parois opposées 4 de l'enceinte 3. Il en résulte qu'un flux d'air 8 en provenance d'une conduite d'alimentation 9 en communication avec l'orifice d'entrée d'air 6 circule à travers l'enceinte 3 jusqu'à être évacué hors de cette dernière à travers 5 l'orifice de sortie d'air 7 qui est en communication avec une conduite d'évacuation 10 de l'air vers une chambre d'admission d'air du moteur thermique. L'exploitation d'une telle pompe 2 permet d'accroître le débit d'air massique admis dans la chambre d'admission d'air, avec pour avantage de permettre un accroissement rapide du couple délivré par le moteur thermique pour une capacité donnée de ses cylindres.

10 La membrane souple 5 est maintenue plus ou moins sous tension dans le volume intérieur de l'enceinte 3 en étant fixée par l'intermédiaire d'au moins son extrémité amont 11, voire aussi par son extrémité aval 12. Les moyens de fixation de la membrane 5 sont par exemple du type par emboîtement, par clipage, par collage, par 15 surmoulage ou autre technique analogue. Ces dispositions sont telles que le flux d'air 8 s'écoule dans l'enceinte 3 de part et d'autre de la membrane souple 5 jusqu'à être évacué hors de l'enceinte 3 à travers l'orifice de sortie d'air 7. Pour accroître la pression de l'air entre son admission à l'intérieur de l'enceinte 3 et son 20 évacuation hors de celle-ci, l'extrémité amont 11 de la membrane souple 5 est soumise à une excitation mécanique périodique délivrée par un moteur électromagnétique 13 ou analogue par exemple. Cette excitation est susceptible d'être délivrée à une fréquence correspondant à la première fréquence propre de la membrane souple 5 par exemple. Le moteur électromagnétique 13 est notamment alimenté en énergie électrique à partir 25 de la source d'alimentation électrique 14 du véhicule. L'excitation périodique, que le moteur électromagnétique 13 applique au voisinage de l'extrémité amont 11 de la membrane souple 5, provoque une ondulation de la membrane 5 qui se propage depuis son extrémité amont 11 vers son extrémité aval 12. Nonobstant les ondulations de la membrane 5 dans l'enceinte 3, un écart minimal e est maintenu entre les crêtes 30 des ondulations de la membrane souple 5 et les parois rigides 4 de l'enceinte 3 le long desquelles circule le flux d'air 8. Le flux d'air 8 circule de manière sensiblement régulière entre l'orifice d'entrée d'air 6 et l'orifice de sortie d'air 7, sans être à aucun 2903146 12 moment localement confiné entre deux ondulations de la membrane souple 5. Par ailleurs, l'enceinte 3 comporte une section S, prise orthogonalement au flux d'air 8 la traversant, qui est progressivement décroissante depuis l'orifice d'entrée d'air 6 vers l'orifice de sortie d'air 7. A titre indicatif, une telle pompe 2 utilisée pour la circulation 5 d'un liquide physiologique dans le domaine biomédical, et diverses variantes de réalisation de cette pompe 2, sont par exemple décrites dans le document W097/29282 (DREVET). Selon une variante préférée de réalisation de la pompe 2, celle-ci est agencée pour faire circuler l'air à travers un chemin discoïdal.

10 La mise en oeuvre de la pompe 2 est placée sous la dépendance de moyens de commande 15 pour adapter son fonctionnement aux contraintes d'efficacité, de précision, de contrôle, de robustesse et de pérennisation, propres au domaine de la motorisation thermique des véhicules. Ces moyens de commande sont plus particulièrement des moyens de commande de moyens d'inhibition de la mise en 15 oeuvre de la pompe 2, associant des moyens 16 de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre 13 de la pompe et des moyens 21 d'orientation d'un flux d'air admis à l'intérieur du dispositif 1 vers la pompe 2. Ces moyens de commande 15 sont associés à un calculateur 19 et sont placés sous la 20 dépendance de moyens de mémoire 17 d'informations de consigne et de moyens de mesure 18 de divers paramètres relatifs à ces informations de consigne, et sont mis en oeuvre selon la fonctionnement souhaité du moteur thermique, et plus particulièrement selon un couple qu'il doit délivrer consécutivement à une requête d'accélération opérée par le conducteur.

25 Les moyens de mesure sont par exemple des moyens de mesure d'un débit et/ou d'une pression d'air à l'intérieur et/ou en entrée et/ou en sortie du dispositif et/ou à l'intérieur de la chambre d'admission d'air du moteur et/ou le cas échéant en sortie d'un turbocompresseur, des moyens chronométriques et/ou des moyens dynamométriques. A partir des informations relatives aux mesures transmises aux moyens de commande 15, ceux-ci mettent en oeuvre la pompe 2 à partir d'une exploitation complète ou 30 2903146 13 partielle de ses capacités, ou interdisent une mise en oeuvre de la pompe 2. De telles opérations sont notamment réalisées par la mise en oeuvre des moyens de manoeuvre 13 de la pompe 2, et/ou par la mise en oeuvre des moyens 21 d'orientation du flux d'air vers la pompe 2 qui permettent de dévier au moins partiellement le flux d'air 8 5 susceptible de traverser la pompe 2. Sur l'exemple de réalisation illustré, les moyens 21 d'orientation du flux d'air vers la pompe 2 sont constitués d'un organe de répartition d'air dont la manoeuvre à l'ouverture, complète ou partielle, et/ou à la fermeture est placée sous la dépendance des moyens de commande 15. Un tel organe de répartition d'air est par exemple placé sur la conduite d'alimentation 9 pour autoriser, 10 complètement ou partiellement, et/ou pour interdire un passage du flux d'air 8 à l'intérieur de l'enceinte 3 de la pompe 2. L'ensemble de ces dispositions, prises seules ou en combinaison, permet au dispositif 1 d'augmenter la pression d'air véhiculé par un circuit d'alimentation en air de la 15 chambre d'admission d'air du moteur thermique sur lequel il est interposé, avec un temps de réponse bref notamment inférieur à 200 ms, y compris pour une requête par le conducteur d'un accroissement du couple du moteur thermique alors que celui-ci est à bas régime, et que les gaz d'échappement sont en faible quantité. Un tel dispositif 1 présente les avantages d'être fiable, pérenne et peu coûteux, peu encombrant et peu 20 consommateur d'énergie. Sur les fig.2 à fig.8, un dispositif 1 du genredécrit sur la fig.1 est installé sur un circuit d'alimentation en air de la chambre d'admission d'air 22 du moteur thermique, et plus particulièrement sur un canal 23 de circulation d'air alimentant cette chambre. Selon 25 ces variantes d'installation, le dispositif 1 est exploité isolément pour alimenter en air la chambre 22, et est équipé à ses extrémités amont et aval de moyens de jonction 24,25 au canal de circulation d'air 23. Sur la fig.2, le dispositif 1 est principalement constitué de la pompe 2, qui est placée en 30 série sur le canal de circulation d'air 23 en amont de la chambre 22. II en résulte une architecture simple et peu coûteuse permettant d'augmenter au besoin la pression de l'air à introduire dans la chambre 22.

2903146 14 Sur les fig.3 à fig.8, la pompe 2 est placée sur une conduite secondaire 26 que comporte le dispositif 1. Cette conduite secondaire 26 est placée en dérivation sur une conduite principale 27. Les moyens 21 d'orientation d'un flux d'air vers la pompe 2 sont 5 constitués d'un organe de répartition d'air. Sur la fig. 3, l'organe de répartition d'air est un volet proportionnel placé sur la conduite principale 27. Sur les fig.4 à fig.6, l'organe de répartition d'air est constitué d'une vanne deux voies ou analogue placée dans une zone de jonction de la conduite secondaire 26 avec la conduite principale 27, cette zone de jonction étant soit la zone aval 28, tel que représenté sur la fig.4, soit la zone 10 amont 29 tel que représenté sur les fig.5 et fig.6. Sur la fig.6, la conduite principale 27 et la conduite secondaire 26 sont chacune équipées d'un clapet antiretour 30, pour interdire un refoulement de l'air dans le dispositif 1, et éviter une chute de pression à l'intérieur de la chambre d'admission d'air 22.

15 Sur les fig.7 et fig.8, l'organe de répartition d'air est constitué d'une vanne trois voies 31 placée sur la conduite principale 27. L'une des voies 32,33 de cette vanne 31 est en relation avec une conduite supplémentaire 34, le dispositif 1 étant équipé de moyens de jonction 35 avec un canal extérieur 36,37. Selon des variantes de réalisation non représentées, les vannes trois voies 31 sont susceptibles d'être placées en aval de la 20 zone aval de jonction 28 et d'être utilisées distinctement et en complément d'autres moyens de répartition d'air. Sur la fig.7, la vanne trois voies 31 est placée dans la zone de jonction aval 28 de la conduite secondaire 26. La conduite supplémentaire 34 est destinée à une sortie d'air 25 hors du dispositif 1, vers le canal extérieur qui est un canal 36 d'évacuation de cet air en communication avec un appareil 38 de traitement des gaz d'échappement en provenance du moteur thermique. Ces dispositions visent notamment à procurer un apport d'air à l'intérieur d'un pot catalytique d'échappement des gaz pour favoriser le fonctionnement de ce dernier.

30 Sur la fig.8, la vanne trois voies 31 est placée dans la zone de jonction amont 29 de la conduite secondaire 26. La conduite supplémentaire 34 est destinée à une admission 2903146 15 des gaz d'échappement en provenance d'un collecteur 39 du moteur thermique, en provenance du canal extérieur qui est un canal 37 véhiculant ces gaz. Cette admission des gaz d'échappement est destinée à permettre leur acheminement vers la chambre d'admission d'air 22 pour les exploiter lors de la combustion.

5 Sur la fig.9, le dispositif 1 est placé en série avec la chambre d'admission d'air 22, en étant en relation à son extrémité amont avec deux canaux d'amenée d'air, respectivement secondaire 40 et principal 41. Le canal secondaire 40 est affecté à une alimentation en air de la pompe 2 placée sur une conduite secondaire 42 tandis que le 10 canal principal 41 est affecté à une conduite principale 43 du dispositif 1 qui est en relation avec la conduite secondaire 42. Le dispositif 1 comprend des moyens 21 d'orientation d'un flux d'air vers la pompe 2, constitués d'un volet proportionnel placé dans une zone de jonction 44 entre la conduite principale 43 et la conduite secondaire 42. Le dispositif 1 est équipé de moyens de jonction 45,46 entre respectivement d'une 15 part le canal principal 41 et la conduite principale 43 et d'autre part le canal secondaire 40 et la conduite secondaire 42. Le dispositif 1 est également équipé de moyens de jonction 25 avec un canal de circulation d'air 23 vers la chambre d'admission d'air 22. Sur les fig.10 à fig.21, le dispositif 1 est associé à un turbocompresseur 47.

20 L'alimentation en air de la chambre d'admission d'air 22 est réalisée par le dispositif 1 dans l'attente d'une exploitation efficace du turbocompresseur 47 suite à une requête opérée par le conducteur d'augmentation du couple à délivrer par le moteur thermique. Sur les fig.10 à fig.13, le dispositif 1 et le turbocompresseur 47 sont montés en 25 parallèle en amont de la chambre d'admission d'air 22. Sur la fig.10, le dispositif 1 est du type représenté sur la fig.2, et est placé sur un canal de circulation d'air 23 en amont de la mise en relation du turbocompresseur 47 avec ce canal 23. Sur les fig.11 à fig.13, le dispositif 1 est du type de celui représenté sur la fig.9. Les moyens 21 d'orientation du flux d'air vers la pompe 2 sont constitués d'un volet 30 2903146 16 proportionnel pour les fig.11 et fig.12, et d'une vanne trois voies 31 pour la fig.13. Le turbocompresseur 47 est placé sur le canal principal 41. Par rapport au turbocompresseur 47, les moyens 21 d'orientation du flux d'air vers la pompe 2 sont placés en série tandis que la pompe 2 est placée en parallèle. Sur ces figures, le 5 turbocompresseur 47 est représenté disposé en amont du dispositif 1. Selon des variantes de réalisation analogues non représentées, le turbocompresseur 47 est susceptible d'être interposé entre la chambre d'admission d'air 22 et le dispositif 1, en étant placé sur le canal 23 de circulation d'air alimentant la chambre 22.

10 Sur la fig.12, le dispositif comprend un échangeur thermique 48 placé sur la conduite principale 43 en aval des moyens 21 d'orientation d'un flux d'air vers la pompe 2. Cet échangeur thermique 48 est notamment destiné à refroidir le flux d'air 8 en provenance du turbocompresseur 47, pour une admission d'un air le plus froid possible dans les cylindres du moteur thermique. Selon une variante de réalisation non illustrée, cet 15 échangeur thermique 48 est susceptible d'être disposé en amont des moyens 21 d'orientation du flux d'air vers la pompe 2. Sur les fig.14 à fig.21, le dispositif 1 et le turbocompresseur 47 sont montés en série sur le canal de circulation d'air 23, en amont de la chambre d'admission d'air 22. Sur 20 les fig.14 et fig.15, le dispositif 1 est du type représenté sur la fig.2 et est placé par rapport au turbocompresseur 47 respectivement en aval pour la fig.14 et en amont pour la fig.15. Sur les fig.16 à fig.21, le dispositif 1 est placé en aval du turbocompresseur 47. Sur les fig.16 à fig.19, le dispositif 1 est du type représenté sur la fig.3. Sur la fig.20 le dispositif est du type représenté sur la fig.8 et sur la fig.21, le dispositif est du type 25 cumulant les caractéristiques des dispositifs représentés sur les fig.7 et fig.8. Sur les fig.17 à fig.21, le dispositif 1 comprend au moins un échangeur thermique 48 destiné à refroidir l'air en provenance du turbocompresseur 47. L'échangeur thermique 48 est placé par rapport à la pompe 2 respectivement en amont pour les dispositifs 30 représentés sur les fig.17, fig.20 et fig.21 et en aval pour le dispositif représenté sur la fig.18. Sur la fig.19, le dispositif 1 comprend deux échangeurs thermiques 48 respectivement placés en amont et en aval de la pompe 2.

2903146 17 Sur les fig.20 et fig.21, Le canal d'admission 37 est préférentiellement équipé d'un appareil de refroidissement 49 des gaz d'échappement qu'il véhicule. Les gaz d'échappement refroidis par l'appareil de refroidissement 49 sont dirigés par le 5 dispositif 1 vers la chambre d'admission d'air 22, après en avoir accéléré le débit par l'intermédiaire de la pompe 2. La combustion à l'intérieur du moteur thermique est ralentie et la température de combustion est diminuée, grâce à quoi la quantité d'oxyde d'azote dans les gaz d'échappement est réduite. Selon une variante de réalisation non représentée, l'appareil de refroidissement 49 est susceptible d'être intégré au dispositif 10 1 en étant placé sur la conduite supplémentaire d'admission 34. Les différents moyens, organes et conduites constitutifs du dispositif sont avantageusement regroupés au moins en partie dans un même ensemble muni des moyens de jonction aux différents canaux extérieurs. Cependant, ces moyens et 15 organes sont susceptibles d'être installés indépendamment sur le circuit d'alimentation en air de la chambre d'admission d'air.

Claims (23)

Revendications

1.- Dispositif pour augmenter le débit d'air admis à l'intérieur de la chambre d'admission d'air (22) d'un moteur thermique notamment d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (2), ladite pompe (2) comportant une enceinte (3) et une membrane (5), ladite membrane (5) étant confinée à l'intérieur de ladite enceinte (3) et étant équipée de moyens de manoeuvre (13) pour provoquer son ondulation de manière à comprimer l'air circulant à travers la dite enceinte (3).

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (15) de moyens d'inhibition de la mise en oeuvre de la pompe associant des moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe (2) et/ou des moyens (16) de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre (13).

3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (15) sont placés sous la dépendance d'un calculateur (19) en relation avec des moyens de mémoire (17) d'informations de consigne, et avec des moyens (18) de mesure de paramètres relatifs à ces informations de consigne, comprenant l'un au moins des paramètres suivants : *) une pression et/ou un débit massique d'air en sortie du dispositif, *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée du dispositif, *) une pression et/ou un débit massique d'air en sortie de la pompe, *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée de la pompe, *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée et/ou dans la chambre d'admission d'air du moteur thermique *) une pression et/ou un débit massique d'air en entrée du dispositif, *) une durée de mise en oeuvre globale des moyens d'inhibition, et/ou individuelle des moyens (21) d'orientation du flux d'air vers la pompe et des moyens de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre, *) une durée de séparation entre la mise en oeuvre des moyens (21) d'orientation du flux d'air vers la pompe et la mise en oeuvre des moyens de mise en oeuvre des moyens de manoeuvre. 18 2903146 19 *) l'amplitude d'une requête d'accélération par le conducteur. *) un couple moteur délivré. *) la tension susceptible d'être délivrée par la source d'énergie électrique du véhicule, 5 *) le régime du moteur.

4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe sont indifféremment à manoeuvre progressive et/ou à manoeuvre en tout ou rien.

5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la mise en oeuvre des moyens de manoeuvre (13) correspond à une variation de l'amplitude et/ou la fréquence des ondulations de la membrane (5). 15

6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite principale (27) de circulation du flux d'air (8) sur laquelle est placée en dérivation une conduite secondaire (26) sur laquelle est placée la pompe (2). 20

7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux conduites d'amenée d'air, l'une principale (41) et l'autre secondaire (40) sur laquelle est placée la pompe, ces conduites (41,40) étant jointes en aval de la pompe (2). 25

8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe (21) comprennent au moins un organe de répartition d'air placé sur l'une quelconque des conduites principales (27,41). 30

9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe comprennent au moins 10 2903146 20 un organe de répartition d'air placé en série avec la pompe (2) sur l'une quelconque des conduites secondaires (26,40).

10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 5 ce qu'il comprend une vanne à au moins trois voies (31) dont l'une (32) des voies est en relation avec une conduite supplémentaire (34) indifféremment d'évacuation de l'air hors du dispositif (1) et/ou d'admission d'un gaz depuis l'extérieur du dispositif (1). 10

11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vanne trois voies (31) est constitutive des moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe (21).

12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un échangeur thermique (48) placé en série avec la 15 pompe (2) indifféremment en aval et/ou en amont de cette dernière.

13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pompe (2) et l'un quelconque au moins des moyens (21) d'orientation d'un flux d'air vers la pompe et de l'échangeur thermique (48) sont intégrés à l'intérieur d'un même ensemble 20 muni de moyens de jonction (24,25,35,45,46) avec au moins un canal extérieur (23,40,41,36,37).

14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (3) comporte au moins une zone de section (S) progressivement 25 restreinte dans le sens de circulation du flux d'air (8).

15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un écart () est ménagé entre la membrane (5) et au moins une paroi (4) de l'enceinte (3) superposée à la membrane (5), entre lesquelles paroi (4) et 30 membrane (5) circule le flux d'air (8), un dit écart () étant maintenu entre la paroi (4) et la membrane (5) nonobstant son ondulation. 2903146 21

16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre (13) sont à énergie électrique et sont équipés de moyens de raccordement à la source principale (14) d'énergie électrique du véhicule.

17.- Circuit d'alimentation en air de la chambre d'admission d'air (22) d'un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10

18.- Circuit d'alimentation en air selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif (1) est associé à un turbocompresseur (47).

19.- Circuit d'alimentation en air selon la revendication 18, caractérisé en ce que le dispositif (1) est placé en série indifféremment en amont et/ou en aval avec le 15 turbocompresseur (47) sur un canal de circulation d'air (23) vers la chambre d'admission d'air (22).

20.- Circuit d'alimentation en air selon la revendication 18, caractérisé en ce que le dispositif (1) est placé sur un canal secondaire (40) en dérivation du 20 turbocompresseur (47), ce dernier (47) étant placé sur un canal principal (41) d'amenée d'air vers la chambre d'admission d'air (22).

21.- Circuit d'alimentation en air selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que la vanne trois voies (31) que comprend le dispositif (1) est 25 en relation avec un canal (36) d'évacuation de l'air hors du circuit d'alimentation de la chambre d'admission d'air (22).

22.- Circuit d'alimentation en air selon la revendication 21, caractérisé en ce que le canal d'évacuation (36) est en communication avec un d'un appareil (38) de 30 traitement des gaz d'échappement en provenance du moteur thermique. 5 2903146 22

23.- Circuit d'alimentation en air selon l'une quelconque des revendications 17 à 22, caractérisé en ce que la vanne trois voies (31) que comprend le dispositif est en relation avec un canal (37) d'admission des gaz d'échappement en provenance du collecteur d'échappement (39) du moteur thermique. 5