FR2935152A3 - Dispositif de pilotage de l'admission de gaz pour moteur diesel de vehicule automobile a tourbillon variable - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le pilotage de l'admission pour moteur (10) à tourbillon variable, et comprend : une première soupape (11) d'admission reliée à un premier conduit d'admission (21) et susceptible de produire dans un cylindre (C1) une première composante de moment cinétique apte à générer un premier tourbillon de gaz dans un premier sens, une deuxième soupape d'admission (12) reliée à un deuxième conduit d'admission (22) et audit cylindre (C1), et susceptible d'y produire une deuxième composante de moment cinétique apte à générer un deuxième tourbillon de gaz dans un deuxième sens, et des moyens de pilotage (ECU) du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12) . La section d'admission de la deuxième soupape d'admission (12) est inférieure à la section d'admission de la première soupape d'admission (11). Selon l'invention, le premier sens du premier tourbillon est opposé au deuxième sens du deuxième tourbillon.
Description
DISPOSITIF DE PILOTAGE DE L'ADMISSION DE GAZ POUR MOTEUR DIESEL DE VEHICULE AUTOMOBILE A TOURBILLON VARIABLE.
La présente invention concerne le domaine de l'admission de gaz pour moteur diesel de véhicule automobile à tourbillon variable, communément appelé "swirl" variable. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de pilotage de l'admission de gaz pour moteur diesel de véhicule automobile à tourbillon variable, le dispositif comprenant : une première soupape d'admission munie d'une première section d'admission, reliant un premier conduit d'admission à une chambre de combustion d'un cylindre, et susceptible d'y produire une première composante de moment cinétique apte à générer un premier tourbillon de gaz dans un premier sens, une deuxième soupape d'admission munie d'une deuxième section d'admission, reliant un deuxième conduit d'admission à la chambre de combustion dudit cylindre, et susceptible d'y produire une deuxième composante de moment cinétique apte à générer un deuxième tourbillon de gaz dans un deuxième sens, et des moyens de pilotage du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission. Le dispositif étant tel que la section d'admission de la deuxième soupape d'admission est inférieure à la section d'admission de la première soupape d'admission Un tel dispositif est connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure US4944266.
Dans ce document, un premier et un deuxième tourbillon de gaz sont créés dans le même sens, ce qui permet d'augmenter le niveau des mouvements tourbillonnaires dans la chambre de combustion et la perméabilité, ce qui permet d'améliorer la combustion particulièrement lorsque le moteur fonctionne à pleine charge. Toutefois, une telle amélioration de la combustion peut améliorer certains paramètres mais en dégrader d'autres comme par exemple une augmentation de la pollution du moteur. La présente invention a pour but de proposer u dispositif de pilotage de l'admission de gaz pour moteur diesel de véhicule automobile à tourbillon variable amélioré et qui remédie notamment aux inconvénients précités en proposant une solution soucieuse de l'environnement et permettant d'adapter le niveau de mouvements tourbillonnaires sur tous les points de fonctionnement du moteur.
Avec cet objectif en vue, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce que le premier et le deuxième conduit d'admission sont configurés pour que le premier sens du premier tourbillon soit opposé au deuxième sens du deuxième tourbillon. Le mouvement tourbillonnaire dans la chambre de combustion étant alors la résultante de l'interaction des deux premier et deuxième tourbillon. Dans un mode de réalisation, les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloter des moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission.
Dans un mode de réalisation, les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission comprennent des moyens de vannage, distincts de la deuxième soupape d'admission.
Dans un mode de réalisation alternatif, les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission intègrent la deuxième soupape d'admission et comprennent des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la deuxième soupape d'admission. De préférence, les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloter le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission en fonction de la charge du moteur.
De préférence, les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloter le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission en outre en fonction du régime du moteur.
Dans un mode de réalisation, les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour activer les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission en-deçà d'une valeur seuil de la charge du moteur.
De préférence, la valeur seuil de la charge du moteur dépend du régime du moteur. Dans un mode de réalisation, la valeur seuil correspond à : - 50 à 60% de la charge du moteur pour un régime 30 moteur compris entre 2500 et 3000 tr/min, - 30 à 40% de la charge du moteur pour un régime moteur compris entre 1500 et 2500 tr/min, et - 20 à 30% de la charge du moteur pour un régime moteur inférieur ou égal à 1500 tr/min. Avantageusement, les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission, lorsqu'ils sont activés, sont configurés pour fermer, selon un profil déterminé, les moyens de vannage ou la deuxième soupape. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre un autre mode de réalisation du dispositif selon l'art antérieur, - la figure 3 illustre la variation de la section équivalente Se du premier conduit d'admission, et des deux conduits d'admission, en fonction du rapport des sections d'admission Ds/Dr, et - la figure 4 est une vision synoptique d'un mode de fonctionnement de l'invention. Un dispositif classique de pilotage de l'admission de gaz pour moteur diesel de véhicule automobile à tourbillon variable, ou aérodynamique variable, est illustré à la figure 1, et dénommé ci-après dispositif de tourbillon variable. Un tel dispositif permet de faire varier la quantité de mouvement de l'air dans la chambre de combustion en créant un mouvement rotatif de type vortex ou tourbillon longitudinal autour de l'axe de révolution du cylindre qui est communément appelé sous sa dénomination anglo-saxonne swirl .
Un dispositif classique de tourbillon variable comprend (pour un cylindre C donné) une première soupape d'admission 11. Celle-ci est munie d'une première section d'admission, et relie un premier conduit d'admission 21 à une chambre de combustion d'un cylindre Cl. Lorsque le gaz d'admission est admis dans la chambre de combustion, il passe à travers la première soupape d'admission 11, la forme du premier conduit d'admission 21 notamment permettant d'y produire une première composante de moment cinétique apte à générer un premier tourbillon de gaz dans un premier sens. Pour plus de clarté de la présente description, on parle de gaz d'admission, celui-ci pouvant comprendre de l'air frais (par exemple pour des performances pleine charge, une puissance maximale) et/ou des gaz d'échappement recyclés lorsque le moteur comprend des moyens de recyclage EGR (Exhaust Gas Recycling) par exemple pour le respect des normes de dépollution. Sur la figure 1 illustrant schématiquement un moteur 10 en vue de dessus, le gaz arrive en entrée IN à l'admission et ressort en sortie OUT à l'échappement. Un dispositif classique de tourbillon variable comprend également une deuxième soupape d'admission 12, munie d'une deuxième section d'admission, et reliant un deuxième conduit d'admission 22 à la chambre de combustion dudit cylindre. Lorsque le gaz d'admission est admis dans la chambre de combustion, il passe donc à travers la première soupape d'admission 11, mais également à travers la deuxième soupape d'admission 12, la forme du deuxième conduit d'admission notamment permettant d'y produire une deuxième composante de moment cinétique apte à générer un deuxième tourbillon de gaz dans un deuxième sens. La section d'admission de la deuxième soupape d'admission 12 peut être égale à celle de la première soupape d'admission 11, ou inférieure comme illustré dans le document de l'art antérieur US4944266 cité. Les conduits d'admission 21, 22 peuvent être de forme identique ou différente (tangentielle, hélicoïdale ou autre). La géométrie de chaque conduit d'admission peut influer sur la quantité de mouvement du tourbillon dans la chambre de combustion. La géométrie de chaque conduit d'admission peut également dépendre de la position des soupapes sur la culasse. Le dispositif comprend également un ou deux répartiteurs, chaque conduit d'admission étant relié soit au répartiteur commun 20 (figure 1), soit relié à un répartiteur respectif 23, 24 (figure 2).
Ces caractéristiques sont dupliquées sur chacun des 20 cylindres Cl, C2 CN du moteur 10 comprenant N cylindres.
Pour que le tourbillon créé à l'admission soit variable, le dispositif comprend des moyens de pilotage, 25 en l'espèce une unité de contrôle électronique ECU, du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12.
Les moyens de pilotage ECU sont configurés pour 30 piloter des moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12.
Les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 comprennent par exemple des moyens de vannage 30 tels que volet, guillotine ou boisseau, distincts de la deuxième soupape d'admission 12. Par ces caractéristiques, le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 peut être différent du débit de gaz susceptible de passer par la première soupape d'admission 11.
Le dispositif comprend aussi au moins une soupape d'échappement 13, 14. Lorsqu'il en comprend deux, celles-ci sont généralement de taille (de section) identique entre elles, mais plus petite que celle des soupapes d'admission. Les deux soupapes d'échappement sont reliées à deux conduits d'échappement 15, 16 de forme identique ou non.
Le fonctionnement d'un dispositif classique de tourbillon variable peut se décomposer en deux domaines principaux de charge du moteur.
A pleine charge, un dispositif classique de tourbillon variable est en position dite ouverte, c'est-à-dire par exemple que les moyens de vannage 30 sont ouverts. Dans ce cas, la perméabilité culasse (ou section équivalente) maximale, ce qui favorise les performances du moteur : le couple et la puissance sont maximisés, les émissions de fumées sont minimisées et le rendement optimal.
A faible charge, un dispositif classique de tourbillon variable est en position dite fermée, c'est-à-dire par exemple que les moyens de vannage 30 sont fermés. Dans ce cas, la perméabilité culasse est minimisée.
L'augmentation de l'intensité du tourbillon permet de réduire les émissions (fumées, imbrûlés...) .
Quand les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 sont activés, les moyens de vannage 30 à l'admission se ferment, ce qui créé des pertes de charge car le piston lors de sa descente dans le cylindre pour admettre le gaz, doit créer une dépression plus importante pour admettre la même quantité que lorsque les moyens de contrôle sont inactifs (moyens de vannage 30 à l'admission ouverts). Il en résulte un rendement dégradé et une augmentation de la consommation.
La figure 3 illustre deux courbes, la courbe A et la courbe B. La courbe A représente la variation de la section équivalente Se(A) du premier conduit d'admission 11, c'est-à-dire du conduit non relié aux moyens de vannage 30, en fonction du rapport des sections d'admission Ds/Dr, c'est-à-dire de la première section d'admission Ds sur la deuxième section d'admission Dr. La courbe B représente la variation de la section équivalente Se(B) des deux conduits d'admission 11, 12 en fonction du rapport des sections d'admission Ds/Dr, c'est-à-dire de la première section d'admission Ds sur la deuxième section d'admission Dr.
La variation de la section équivalente du premier 5 conduit 11 (courbe A) est une fonction croissante, presque linéaire.
La variation de la section équivalente des deux conduits d'admission 11, 12 (courbe B) est une fonction 10 passant par un minimum pour lequel Ds = Dr, en-deçà duquel il n'est pas souhaitable de configurer les soupapes du moteur, et au-delà duquel la variation est une fonction croissante.
15 Sur un plan théorique, une configuration idéale du moteur selon l'invention serait telle que le rapport des sections d'admission Ds/Dr soit maximal. Toutefois, ne serait-ce que par des contraintes de construction mécanique (injecteur, alésage, etc), il est souhaitable 20 selon l'invention que le rapport des sections d'admission Ds/Dr soit compris entre 1 et 2. Avantageusement, le rapport des sections d'admission Ds/Dr est compris entre 1,2 et 1,5. Par exemple, le rapport des sections d'admission Ds/Dr est égal à 1,3. Ces valeurs permettant 25 un bon compromis entre les effets recherchés par l'invention et les contraintes techniques de fabrication du moteur.
Selon l'invention, un dispositif de pilotage de 30 l'admission de gaz pour moteur diesel de véhicule automobile est tel que le premier 11 et le deuxième 12 conduit d'admission sont configurés pour que le premier sens du premier tourbillon soit opposé au deuxième sens du deuxième tourbillon. Le mouvement tourbillonnaire dans la chambre de combustion étant alors la résultante de l'interaction des deux premier et deuxième tourbillons.
Lorsque les deux conduits débitent simultanément, le mouvement tourbillonnaire résultant est la composition des premier et deuxième tourbillons, sinon le mouvement tourbillonnaire résultant trouve pour origine soit le premier, soit le deuxième tourbillon.
Grâce à cette caractéristique, lors des fortes charges du moteur, le premier 11 et le deuxième 12 conduit d'admission débitent mais sont en opposition, ce qui permet d'une part d'obtenir une perméabilité maximale (deux conduits ouverts) et une intensité de tourbillon relativement faible (opposition des sens).
Lors des faibles charges, les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission sont activés, ce qui implique par exemple la fermeture moyens de vannage 30 pour le deuxième conduit d'admission 12. Dans ce cas, avec un rapport Ds/Dr supérieur à 1, le moteur 10 conserve une intensité de tourbillon élevée et une perméabilité importante, grâce à la dimension de la première section d'admission. On a ainsi une section équivalente élevée et un minimum de pertes de charge.
Grâce à l'invention, plus la charge du moteur est faible, plus l'intensité du tourbillon est élevée. Et plus le rapport Ds/Dr est élevé, plus la section équivalente est élevée quand les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 sont activés.
Grâce à l'invention, on peut optimiser le compromis entre intensité du tourbillon et perméabilité. A cet effet, l'invention permet d'assurer une perméabilité maximale lorsque l'intensité du tourbillon est faible, tout en maintenant une perméabilité plus élevée, voire la plus élevée possible, lors de l'activation des moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 (par exemple fermeture des moyens de vannage 30).
Selon l'invention, les moyens de pilotage ECU sont configurés pour piloter le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 en fonction de la charge, et optionnellement du régime du moteur.
Selon l'invention, les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission 12 sont activés, par les moyens de pilotage ECU, en-deçà d'une valeur seuil de la charge du moteur.
L'activation consiste par exemple à fermer, selon un profil déterminé, les moyens de vannage 30 ou la deuxième soupape 12. Le profil peut être linéaire (fermeture progressive et régulière) ou non (vanne tout ou rien, profil courbe ou en escalier...). Le profil de fermeture peut par exemple être stocké dans une mémoire accessible par les moyens de pilotage ECU. 12 2935152 De préférence, on considère que la charge est constante avec le régime. On peut alors définir une valeur seuil correspondant à : 5 - 50 à 60% de la charge du moteur pour un régime moteur compris entre 2500 et 3000 tr/min, 30 à 40% de la charge du moteur pour un régime moteur compris entre 1500 et 2500 tr/min, et 20 à 30% de la charge du moteur pour un régime moteur 10 inférieur ou égal à 1500 tr/min. Au-delà de 3000 tr/min, les moyens de vannage 30 sont ouverts, ce qui correspond à leur position par défaut. 15 De préférence, la première 11 et la deuxième 12 soupape sont synchrones. Le fonctionnement de l'invention selon un mode de réalisation est illustré figure 4. Un bloc 100 mesure ou estime la charge du moteur. Un bloc 110 mesure ou estime le régime du moteur. A partir de ces valeurs, un bloc 120 compare si celles-ci 25 sont inférieures à la valeur seuil (couple charge / régime). Dans l'affirmative OK, un bloc 130 permet d'activer (fermer) les moyens de vannage. La fermeture desdits moyens de vannage se fait grâce à un bloc 140 en 20 référence à un profil stocké dans une mémoire. Le fonctionnement est alors rebouclé vers les blocs 100 et éventuellement 110.
Dans la négative K0, un bloc 150 commande l'ouverture ou le maintien ouvert des moyens de vannage. Le fonctionnement est alors rebouclé vers les blocs 100 et éventuellement 110.10
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de pilotage de l'admission de gaz pour moteur (10) diesel de véhicule automobile à tourbillon variable, le dispositif comprenant : une première soupape (11) d'admission munie d'une première section d'admission, et reliant un premier conduit d'admission (21) à une chambre de combustion d'un cylindre (Cl), et susceptible d'y produire une première composante de moment cinétique apte à générer un premier tourbillon de gaz dans un premier sens, une deuxième soupape d'admission (12) munie d'une deuxième section d'admission, et reliant un deuxième conduit d'admission (22) à la chambre de combustion dudit cylindre (Cl), et susceptible d'y produire une deuxième composante de moment cinétique apte à générer un deuxième tourbillon de gaz dans un deuxième sens, et des moyens de pilotage (ECU) du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12), dispositif dans lequel la section d'admission de la deuxième soupape d'admission (12) est inférieure à la section d'admission de la première soupape d'admission (11), caractérisé en ce que le premier (21) et le deuxième (22) conduit d'admission sont configurés pour que le premier sens du premier tourbillon soit opposé au deuxième sens du deuxième tourbillon.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloterdes moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12).
- 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12) comprennent des moyens de vannage (30), distincts de la deuxième soupape d'admission (12).
- 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12) intègrent la deuxième soupape d'admission (12) et comprennent des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la deuxième soupape d'admission (12).
- 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloter le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12) en fonction de la charge du moteur.
- 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour piloter le débit de gaz susceptible de passer par la deuxième soupape d'admission (12) en fonction du régime du moteur.
- 7. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel 30 les moyens de pilotage (ECU) sont configurés pour activer les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible depasser par la deuxième soupape d'admission (12) en-deçà d'une valeur seuil de la charge du moteur.
- 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel 5 la valeur seuil de la charge du moteur dépend du régime du moteur (10).
- 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la valeur seuil correspond à : 10 - 50 à 60% de la charge du moteur pour un régime moteur compris entre 2500 et 3000 tr/min, - 30 à 40% de la charge du moteur pour un régime moteur compris entre 1500 et 2500 tr/min, et - 20 à 30% de la charge du moteur pour un régime 15 moteur inférieur ou égal à 1500 tr/min.
- 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les moyens de contrôle du débit de gaz susceptible de passer par la deuxième 20 soupape d'admission (12), lorsqu'ils sont activés, sont configurés pour fermer, selon un profil déterminé, les moyens de vannage (30) ou la deuxième soupape (12).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100430 |