FR2990471A1

FR2990471A1 - Architecture moteur a double collecteur d'echappement et reservoir haute pression

Info

Publication number: FR2990471A1
Application number: FR1254278A
Authority: FR
Inventors: Pagliari Diego Rafael Veiga; Emmanuel Revol
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-11-15
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: FR2990471B1

Abstract

L'invention concerne une architecture moteur (1) comprenant un moteur comportant une chambre de combustion (4), une ligne d'échappement (20) comprenant : -un premier collecteur (21) en communication avec la chambre de combustion (4) au moyen d'une première soupape (6), -une turbine (23) de turbocompresseur disposée en aval du premier collecteur (21), -un second collecteur (22) en communication avec la chambre (4) au moyen d'une seconde soupape (7), - une amenée (25) de gaz à l'aval de la turbine (23), caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir (30) et des moyens de commutation (40) disposés de sorte que le second collecteur (22), l'amenée (25) de gaz, le réservoir (30) sont raccordés les uns aux autres et en ce que les dits moyens de commutation (40) sont agencés pour mettre en communication le second collecteur (22) uniquement avec le réservoir (30) ou uniquement avec l'aval de la turbine (23).

Description

ARCHITECTURE MOTEUR A DOUBLE COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT ET RESERVOIR HAUTE PRESSION. Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à une architecture moteur comprenant un moteur à combustion interne à double collecteur d'échappement et un réservoir de stockage relié à un des collecteurs. Arrière-plan technologique Les moteurs à combustion interne sont largement utilisés pour la production d'énergie mécanique afin par exemple de mouvoir un véhicule. Les moteurs à combustion interne peuvent aussi être équipés d'un turbocompresseur permettant d'accroître la pression de l'air admise dans le moteur et ainsi en augmenter leur puissance. Cependant, les moteurs à combustion interne équipés d'un turbocompresseur, en particulier à allumage commandé, présentent certains inconvénients : - A bas régime, lorsque la charge du moteur est augmentée, une adaptation de l'instant de commande d'allumage de la combustion est nécessaire pour éviter la zone de cliquetis (Zone 1 de la figure 1). Cette adaptation nécessaire pour éviter le cliquetis, c'est-à-dire une combustion irrégulière pouvant détruire le moteur, pour effet connu de dégrader le rendement du moteur. - A faible/moyenne charge moteur (Zone Il de la figure 1), le boîtier papillon est utilisé pour contrôler la charge moteur en modifiant la pression d'air à l'admission. Cette méthode produit une perte dite par pompage non négligeable, diminuant le rendement global du moteur. - A haut régime, le cliquetis est de faible occurrence, cependant les températures à l'échappement s'approchent très vite de la limite de tenue thermomécanique des matériaux des composants à l'échappement (soupape échappement, culasse échappement, collecteur échappement, carter turbine, roue turbine...). Sous cette condition, un enrichissement du mélange air-carburant dans la chambre de combustion est nécessaire pour contrôler la température de fin de combustion, ce qui pénalise la consommation de carburant.

A moyenne/forte charge moteur, la vanne de décharge (connue dans le domaine des moteurs sous le terme anglais de « wastegate » de la turbine du turbocompresseur contrôle le débit de gaz échappement qui alimente la turbine et qui par conséquence défini la puissance injecté au compresseur pour produire de la pression à l'admission. L'utilisation de la vanne de décharge ne permet pas de tirer profit optimum de la turbine - on n'est pas sur la zone de rendement optimum de la turbine avec comme conséquence un faible rendement énergétique de la boucle d'air, pénalisant la consommation du moteur.

La zone III de la figure 1 illustre ces deux derniers cas. On connait par ailleurs du document W00905463A2 une architecture moteur comprenant un moteur à combustion interne présentant au moins une chambre de combustion, communiquant avec une ligne d'échappement par au moins deux soupapes d'échappement. Dans cette architecture moteur, une première des deux soupapes est reliée à un premier collecteur d'échappement et la deuxième est reliée à un second collecteur d'échappement. Cette architecture dispose en outre d'un turbocompresseur équipé d'un compresseur disposé dans la ligne d'admission et une turbine disposée dans le premier collecteur d'échappement. Une telle architecture permet de mieux contrôler la distribution des gaz à l'échappement, en envoyant à la turbine uniquement le débit de gaz d'échappement nécessaire à la puissance demandé. Lorsque cette puissance est atteinte, le débit des gaz est aussi ouvert au second collecteur qui fait alors fonction de by-pass. Cependant la température matière moyenne vu par le collecteur qui alimente la turbine peut être plus élevée que dans un collecteur classique, ce qui peut augmenter le besoin d'enrichissement pour contrôler la température d'échappement. Il existe donc toujours un besoin pour optimiser le rendement énergétique global du moteur sur toute la plage de régime/charge moteur et donc d'en réduire les niveaux de 30 consommation spécifique, tout en tirant un profit optimum de la turbine de turbocompresseur. L'invention porte ainsi sur une architecture moteur comprenant un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion, une ligne d'échappement comprenant : 35 -un premier collecteur d'échappement en communication avec la chambre de combustion au moyen d'une première soupape d'échappement, -une turbine de turbocompresseur disposée en aval du premier collecteur, -un second collecteur d'échappement en communication avec la chambre de combustion au moyen d'une seconde soupape d'échappement, - une amenée de gaz à l'aval de la turbine, l'architecture moteur étant caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un réservoir de stockage de gaz sous pression et des moyens de commutation de gaz disposés de sorte que le second collecteur d'échappement, l'amenée de gaz, le réservoir sont raccordés les uns aux autres et en ce que les dits moyens de commutation sont agencés pour, dans un premier mode de commutation, mettre en communication le second collecteur uniquement avec le réservoir ou, dans un second mode de commutation, mettre en communication le second collecteur uniquement avec l'aval de la turbine. De préférence, les moyens de commutation de gaz sont agencés pour permettre une phase de transition étanche au passage d'un mode de commutation à l'autre.

De préférence, la turbine de turbocompresseur ne comprend pas de vanne de décharge. Dans une variante, l'architecture moteur comprend une boucle de recirculation de gaz d'échappement en provenance du second collecteur, ladite boucle de recirculation reliant la ligne d'admission à l'amenée de gaz.

Dans une autre variante, l'architecture moteur comprend une boucle de recirculation de gaz d'échappement en provenance du second collecteur reliant la ligne d'admission aux moyens de commutation de gaz, ceux-ci étant agencés pour pouvoir mettre de plus en communication le second collecteur uniquement avec la boucle de recirculation de gaz d'échappement. De préférence, selon l'une ou l'autre des variantes, la boucle de recirculation de gaz d'échappement est connectée à la ligne d'admission en amont du compresseur de turbocompresseur.

De préférence, l'architecture moteur comprend des premiers moyens d'actionnement de la première soupape et des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape d'échappement et moyens de commande configurés pour piloter lesdits moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes en coordination avec les moyens de commutation de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un remplissage du réservoir pendant la phase de compression, une injection d'air du réservoir dans la chambre de combustion pendant la phase de compression ou une injection d'air du réservoir dans la chambre de combustion pendant la phase de détente. De préférence encore, l'architecture moteur comprend des premiers moyens d'actionnement de la première soupape et des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape d'échappement et moyens de commande configurés pour piloter lesdits moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes en coordination avec les moyens de commutation de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion uniquement à la turbine via le premier collecteur d'échappement; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion réparti entre le premier collecteur d'échappement et le second collecteur d'échappement; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion uniquement par le second collecteur d'échappement.

De préférence, les premiers moyens d'actionnement de la première soupape sont indépendants des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape d'échappement.

L'invention porte aussi sur un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend une architecture moteur selon l'une quelconque de celles décrites précédemment. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 présente une courbe de couple C en fonction du régime N d'un moteur à essence suralimenté classique avec un positionnement d'une zone I de cliquetis, d'une zone II de pompage, et d'une zone III d'enrichissement du mélange air/carburant et / ou usage d'une vanne de décharge de turbine de turbocompresseur. - La figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'une architecture moteur de l'invention. - La figure 3 présente un exemple de schéma fonctionnel de la gestion des gaz d'échappement selon un premier mode de fonctionnement de l'architecture moteur de l'invention. -La figure 4 présente un exemple de schéma fonctionnel de la gestion des gaz d'échappement selon un second mode de fonctionnement de l'architecture moteur de l'invention. - La figure 5 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'architecture moteur de l'invention différant du premier mode de réalisation exposé en figure 1 en ce qu'il comprend de plus une boucle de recirculation de gaz d'échappement. Description détaillée La figure 2 présente un premier mode de réalisation d'une architecture moteur selon l'invention. Une telle architecture moteur convient particulièrement dans un véhicule automobile. L'architecture moteur 1 représentée schématiquement sur la figure 2 comporte de façon classique un moteur à combustion interne équipé d'un bloc moteur 2, avec au moins un cylindre 3 dans lequel coulisse un piston (non représenté) et définissant avec une culasse (non représentée) une chambre de combustion 4. Le moteur à combustion interne peut être par exemple à allumage commandé ou à compression opérant selon le cycle moteur connu à quatre temps comprenant une phase d'admission, une phase de compression, une phase de détente et une phase d'échappement. Dans notre exemple, le bloc moteur 2 comporte trois cylindres 3 identiques, cependant il peut comporter un nombre différent de cylindres.

L'architecture moteur 1 comprend encore une ligne 10 d'admission d'air reliée moteur à combustion interne au amenant de l'air extérieur jusque dans les chambres de combustion 4. Cette ligne d'admission 10 d'air comprend un compresseur 11 de turbocompresseur, un refroidisseur 12 d'air de suralimentation pour refroidir l'air comprimée par le compresseur 11 disposé en aval du compresseur 11. L'amont et l'aval sont ici définis conventionnellement par rapport au sens de l'écoulement de l'air en provenance de l'extérieur, indiqué par la flèche F1 sur la figure 2. La ligne d'admission 10 comprend ensuite, dans le sens de l'aval, une vanne 13 de contrôle de la quantité d'air admise, telle qu'une vanne papillon et un répartiteur 14 d'air d'admission permettant la distribution d'air d'admission dans les cylindres 3. Les différents éléments précités de la ligne d'admission 10 peuvent être reliés par des conduits de liaisons appropriés.

L'air d'admission est introduit dans chacune des chambres de combustion 3 au moyen d'au moins une soupape 5 d'admission d'air, par exemple deux dans le mode réalisation représenté en figure 2.

Les gaz contenus dans la chambre de combustion sont évacués au moyen d'une première soupape 6 et d'une seconde soupape 7 d'échappement. Avantageusement, l'architecture moteur comprend des premiers moyens d'actionnement (non représentés) de la première soupape 6 et des seconds moyens d'actionnement (non représentés) de la seconde soupape 7 d'échappement, les seconds moyens d'actionnement étant indépendants des premiers moyens d'actionnement, de sorte à autoriser une loi de levée de la première soupape 6 indépendante, au cours d'un cycle moteur, de celle de la seconde soupape 7. Les premiers et seconds moyens d'actionnement peuvent par exemple comprendre chacun un ensemble indépendant composé d'un arbre à cames et d'un déphaseur d'arbre à cames. L'architecture moteur 1 comprend aussi une ligne d'échappement 20 reliée au moteur à combustion interne. La ligne d'échappement 20 comprend un premier collecteur d'échappement 21 dit « haute pression » en communication avec la chambre de combustion 4 au moyen de la première soupape d'échappement 6 de la et un second collecteur d'échappement 22 dit « basse pression » en communication avec chambre de combustion 4 au moyen de la seconde soupape d'échappement 7. Les premiers et seconds collecteurs d'échappement 6, 7 peuvent former deux pièces distinctes ou une seule pièce intégrée.

La ligne d'échappement 20 comprend une turbine 23 de turbocompresseur disposée en aval du premier collecteur d'échappement 21. L'amont et l'aval sont ici définis conventionnellement par rapport au sens de l'écoulement des gaz d'échappement en provenance du moteur thermique, indiqué par la flèche F2 sur la figure 2. La turbine 23 entraine le compresseur 11 de turbocompresseur. A la suite de la turbine 23, dans le sens de l'aval, la ligne d'échappement 20 peut comprendre au moins un organe de dépollution 24 des gaz d'échappement du moteur thermique tel qu'un catalyseur de réduction des oxydes d'azote, un catalyseur d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés, un catalyseur d'oxydation du monoxyde de carbone, un catalyseur trois voies de réduction des émissions de CO, HO et NOx, un filtre à particules.

La ligne d'échappement 20 comprend une amenée de gaz 25 reliant l'aval de la turbine 23. L'amenée de gaz 25 peut prendre la forme d'une conduite. Conformément à l'invention, l'architecture moteur 1 comprend de plus un réservoir 30 de stockage de gaz sous pression et des moyens de commutation de gaz 40 disposés de sorte que le second collecteur d'échappement 22, l'amenée de gaz 25, le réservoir 30 sont raccordés les uns aux autres. Les dits moyens de commutation 40 sont agencés pour dans un premier mode de commutation, mettre en communication le second collecteur 22 uniquement avec le réservoir 30 ou dans un second mode de commutation, uniquement avec l'aval de la turbine 23. Dans ce mode de réalisation, les moyens de commutation de gaz 40 se présentent par exemple sous la forme d'une vanne trois voies mue par un actionneur approprié, par exemple un moteur électrique. L'architecture moteur 1 comprend encore des moyens de commande tel qu'une unité de commande électronique (UCE, non représentée) configurés pour piloter les moyens d'actionnement des soupapes d'échappement 6, 7 au cours d'un cycle moteur. Les moyens de commande sont de plus configurés pour piloter les moyens de commutation des gaz 40 au cours d'un cycle moteur en coordination avec les moyens d'actionnement des soupapes 6, 7.

Les moyens de commutation de gaz 40 sont agencés pour assurer les liaisons suivantes : Dans un premier mode de commutation, la communication entre le second collecteur 22 d'échappement et l'aval de la turbine 23 est fermée tandis que le second collecteur 22 d'échappement est en communication directe avec le réservoir 30 de stockage. Dans un second mode de commutation, la communication entre le second collecteur 22 d'échappement vers le réservoir 30 est fermée tandis que le second collecteur d'échappement 22 est en communication directe avec l'aval de la turbine 23. De préférence, les moyens de commutation de gaz 40 sont agencés pour permettre une phase de transition étanche au passage d'un mode de commutation à l'autre, c'est-à-dire au passage d'une communication entre le second collecteur 22 et le réservoir 30 à une communication entre le second collecteur 22 et l'aval de la turbine 23 ou l'inverse. 35 La figure 3 présente maintenant un premier exemple de schéma fonctionnel de la gestion des gaz d'échappement dans lequel les courbes 30, 31 et 32, représentent respectivement la loi de levée de la première soupape d'échappement 6, de la seconde soupape d'échappement 7, de la soupape d'admission 5 au cours d'un cycle moteur dont le déroulement est exprimé en degré vilebrequin DV.

Dans cet exemple, les moyens de commutation de gaz 40 sont, au cours du cycle moteur, positionnés dans le second mode de commutation, c'est-à-dire que la communication entre le second collecteur 22 d'échappement et le réservoir 30 est fermée tandis que le second collecteur d'échappement 22 est en communication directe avec l'aval de la turbine 23. En outre, les premières et secondes soupapes sont actionnées de sorte à découper la phase d'échappement selon les sous-parties suivantes : a) La première soupape 6 reliant le premier collecteur 21 est ouverte tandis que la seconde soupape 7 reliant le second collecteur 22 est fermée : les gaz sont uniquement envoyés à la turbine 23 via le premier collecteur d'échappement 21. Le début de la phase d'échappement étant très énergétique, c'est surtout pendant cette phase que la turbine 23 produira la puissance nécessaire à entrainer le compresseur 11, ce qui permet d'accroître sa performance. b) La première soupape 6 reliant le premier collecteur 21 est ouverte et la seconde soupape 7 reliant le second collecteur 22 est ouverte : les gaz sont envoyés principalement vers le second collecteur 22, avec un débit résiduel envoyé la turbine 23 via le premier collecteur d'échappement 21. Pendant cette phase, la pression échappement chute très rapidement, car le second collecteur 22 est beaucoup plus perméable qu'une classique vanne de décharge de turbine, ce qui permet d'améliorer le rendement de cycle en réduisant la PMI (pression moyenne indiquée) basse pression de la phase d'échappement. c) La première soupape 6 reliant le premier collecteur 21 est fermée et la seconde soupape 7 reliant le second collecteur 22 est ouverte : les gaz sont uniquement envoyés au second collecteur d'échappement 22 et rendu à la ligne d'échappement 20 à l'aval de la turbine 23 par l'amenée de gaz 25. Pendant cette phase, la pression dans la chambre de combustion est ramenée à la pression en aval de la turbine 23 qui est proche de la pression atmosphérique ce qui permet de vidanger davantage les gaz résiduels de la chambre de combustion, et de réduire la sensibilité au cliquetis.35 Les premières et secondes soupapes 6, 7 pouvant être pilotées indépendamment, leurs lois de levée peuvent être déphasées comme dans l'exemple décrit, mais aussi leurs lois de levée peuvent être identiques, ou encore une seule soupape peut être activée.

Ainsi les moyens de commande sont configurés pour piloter lesdits moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes 6,7 en coordination avec les moyens de commutation 40 de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion uniquement à la turbine 23 via le premier collecteur d'échappement 21; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion 4 réparti entre le premier collecteur d'échappement 21 et le second collecteur d'échappement 22; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion 4 uniquement par le second collecteur d'échappement22.

Ce mode de fonctionnement en combustion, particulièrement adapté à forte charge moteur, permet de répartir les gaz d'échappement entre le premier et le second collecteur d'échappement 21, 22 afin d'optimiser la suralimentation et le fonctionnement de la turbine 23 de turbocompresseur.

La figure 4 présente un autre exemple de schéma fonctionnel de la gestion des gaz dans lequel les courbes 40, 41, 42, représentent respectivement la loi de levée de la première soupape d'échappement 6 et de la seconde soupape d'échappement 7 (qui sont dans ce cas identiques) au cours de la phase d'échappement, la loi de levée de la soupape d'admission 5 au cours de la phase d'admission, la loi de levée de la seconde soupape d'échappement 7 au cours de la phase de compression au cours d'un cycle moteur dont le déroulement est exprimé en degré vilebrequin DV. Dans cet exemple, les moyens de commutation de gaz 40 sont, au cours du cycle moteur, positionnés dans le premier mode de commutation, c'est-à-dire que la communication entre le second collecteur 22 d'échappement et l'aval de la turbine 23 est fermée tandis que la communication entre le second collecteur 22 d'échappement avec le réservoir 30 de stockage est ouverte. Pendant la phase de compression (entre 540 et 720 DV) la première soupape 6 est maintenue fermée, la seconde soupape 7 s'ouvre (courbe 42). Si pendant que la seconde soupape 7 est ouverte la pression dans la chambre de combustion 4 est supérieure à celle du réservoir 30, la phase de compression permet de remplir le réservoir 30 de stockage haute pression et donc de récupérer de l'énergie par compression d'air. Si pendant que la seconde soupape 7 est ouverte la pression dans la chambre de combustion 4 est inférieure à celle du réservoir 30, la phase de compression permet d'introduire une quantité d'air forte cinématique pour générer de la turbulence dans la chambre de combustion ce qui favorisera la combustion. En alternative, représentée par la courbe 43 en pointillée, la seconde soupape 7 peut aussi être ouverte au cours de la phase de détente (après le Point Mort Haut -PMH-, à 720 DV sur la figure 4). Si pendant que la seconde soupape 7 est ouverte durant la phase de détente la pression dans la chambre de combustion 4 est inférieure à celle du réservoir 30, l'air contenu dans celui-ci contribue à pousser le piston, réalisant ainsi un travail positif d'entrainement du moteur.

Ainsi les moyens de commande sont configurés pour piloter les moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes 6,7 en coordination avec les moyens de commutation 40 de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion uniquement à la turbine 23 via le premier collecteur d'échappement 21; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion réparti entre le premier collecteur d'échappement 21 et le second collecteur d'échappement 22; un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion uniquement par le second collecteur d'échappement 22.

Ces modes de fonctionnement, particulièrement adapté à faible charge moteur, permettent d'utiliser le second collecteur 22 d'échappement pour faire le lien entre le moteur à combustion interne et le réservoir 30 de stockage à haute pression.

La figure 5 présente un autre mode de réalisation correspondant au premier mode de réalisation et comprenant en outre une boucle 26 de recirculation de gaz d'échappement en provenance du second collecteur 22 (aussi désigné comme boucle EGR pour l'expression anglaise Exhaust Gas Recirculation) reliant la ligne d'admission 10, en amont du compresseur 11 de turbocompresseur. La boucle EGR 26 comprend une vanne 28 de contrôle du débit de gaz d'échappement réintroduit dans la ligne d'admission 10. La boucle EGR 26 peut aussi comprendre un refroidisseur 27 de gaz d'échappement.

Dans ce mode de réalisation, la boucle EGR est reliée coté échappement au niveau du conduit 25 d'amenée de gaz d'échappement en aval de la turbine 23. Cette configuration permet d'avoir un potentiel de débit de gaz d'échappement recirculés plus élevé que dans un système basse pression classique sans entrainer des pertes de performance importantes imposés par un piquage EGR à l'échappement en amont de la turbine 23. Dans ce mode de réalisation, les moyens de commande sont de plus configurés pour piloter, au cours d'un cycle moteur, la vanne 28 en coordination avec les moyens d'actionnement des soupapes 6, 7 et les moyens de commutation 40, de sorte à assurer : -les modes de fonctionnement possibles décrits en figure 4 : remplissage du réservoir 30 pendant la phase de compression, injection d'air du réservoir 30 dans la chambre de combustion 4 pendant la phase de compression ou encore injection d'air du réservoir 30 dans la chambre de combustion 4 pendant la phase de détente. En plus des modes de fonctionnement décrits en figure 3, plusieurs cas sont encore possibles pendant la sous partie c) pendant laquelle les gaz sont uniquement envoyés au second collecteur d'échappement 22 et rendus à la ligne d'échappement 20 à l'aval de la turbine 23 par l'amenée de gaz 25: -Si la vanne 28 EGR est ouverte, un débit de gaz d'échappement est réintroduit dans la ligne d'admission 10. -Si la vanne 28 EGR est fermée, les gaz d'échappement en provenance du second 25 collecteur 22 sont renvoyés dans la ligne d'échappement 20 par le conduit d'amenée 25 et évitent la turbine 23, ce qui permet de réaliser une fonction de by-pass et donc de s'affranchir de disposer une vanne de décharge des gaz d'échappement (dite « wastegate » en anglais), qui permet d'évacuer le trop de pression lorsque le turbocompresseur est en marche) sur la turbine 23 de turbocompresseur. Avantageusement, donc, la turbine de 30 turbocompresseur ne comprend pas de vanne de décharge des gaz d'échappement. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'architecture moteur diffère du mode de réalisation présenté en figure 5 en ce que les moyens de commutation des moyens de commutation de gaz 40 sont disposés de sorte que le second collecteur d'échappement 35 22, l'amenée de gaz 25, le réservoir 30 et la boucle EGR sont raccordés les uns aux autres.

15 20 Les dits moyens de commutation 40 sont configurés pour mettre en communication le second collecteur 22 uniquement avec le réservoir 30, uniquement avec l'aval de la turbine 23 (par le conduit d'amenée 25) ou uniquement avec la boucle EGR 26. Dans ce mode de réalisation, les moyens de commutation de gaz 40 se présentent par exemple sous la forme d'une vanne quatre voies mue par un actionneur approprié. L'invention permet à forte charge de mieux contrôler la distribution des gaz à l'échappement, en envoyant à la turbine uniquement la quantité de débit de gaz nécessaire à la puissance demandé. Lorsque cette puissance est atteinte, le débit des gaz échappement est aussi ouvert au second collecteur qui fait la fonction de by-pass (décharge), caractéristique qui réduit l'effort de pompage pendant la phase d'échappement. Etant donné que la pression pendant la phase d'échappement est réduite, le cylindre est mieux vidangé et pourtant le taux résiduel de gaz brulés dans la chambre de combustion est diminué, permettant obtenir un meilleur calage de la combustion dans le cycle moteur. L'invention permet aussi de faire à faible charge de la récupération d'énergie sans perte de perméabilité de l'échappement et d'utiliser le moteur comme générateur d'un flux d'air à haute pression qui peut être stocké dans un réservoir à haute pression et qui peut être restitué au moteur afin de : -Réaliser du travail lorsque le moteur est faiblement chargé, améliorant son rendement à bas régime et faible charge (mode détente) - Améliorer la combustion par une augmentation de la turbulence lorsqu'une injection d'air pendant la phase de compression du mélange air-carburant dans la chambre de combustion (avant le début de la combustion). L'invention permet donc d'optimiser le rendement énergétique global du moteur sur toute la plage de régime/charge moteur et donc de réduire les niveaux de consommation spécifique par rapport à un moteur à combustion classique. L'invention permet encore de s'affranchir d'une stratégie d'enrichissement sous forte charge /haut régime moteur et de respecter la performance spécifique du moteur d'origine.

Claims

REVENDICATIONS1. Architecture moteur (1) comprenant un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion (4), une ligne d'échappement (20) comprenant : -un premier collecteur d'échappement (21) en communication avec la chambre de combustion (4) au moyen d'une première soupape (6) d'échappement, -une turbine (23) de turbocompresseur disposée en aval du premier collecteur (21), -un second collecteur d'échappement (22) en communication avec la chambre de combustion (4) au moyen d'une seconde soupape d'échappement (7), - une amenée (25) de gaz à l'aval de la turbine (23), l'architecture moteur (1) étant caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un réservoir (30) de stockage de gaz sous pression et des moyens de commutation de gaz (40) disposés de sorte que le second collecteur d'échappement (22), l'amenée (25) de gaz, le réservoir (30) sont raccordés les uns aux autres et en ce que les dits moyens de commutation (40) sont agencés pour, dans un premier mode de commutation, mettre en communication le second collecteur (22) uniquement avec le réservoir (30) ou, dans un second mode de commutation, mettre en communication le second collecteur (22) uniquement avec l'aval de la turbine (23).
2. Architecture moteur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commutation de gaz (40) sont agencés pour permettre une phase de transition étanche au passage d'un mode de commutation à l'autre.
3. Architecture moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine (23) de turbocompresseur ne comprend pas de vanne de décharge.
4. Architecture moteur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une boucle de recirculation (26) de gaz d'échappement en provenance du second collecteur (22), ladite boucle de recirculation (26) reliant la ligne d'admission (10) à l'amenée (25) de gaz.
5. Architecture moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une boucle de recirculation (26) de gaz d'échappement en provenance du second collecteur (22) reliant la ligne d'admission (10) aux moyens de commutation de gaz (40), ceux-ci étant agencés pour pouvoir mettre de plus en communication le second collecteur (22) uniquement avec la boucle de recirculation (26) de gaz d'échappement.
6. Architecture moteur (1) selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que la boucle de recirculation (26) de gaz d'échappement est connectée à la ligne d'admission (10) en amont du compresseur (11) de turbocompresseur.
7. Architecture moteur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des premiers moyens d'actionnement de la première soupape (6) et des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape (7) d'échappement et moyens de commande configurés pour piloter lesdits moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes (6,7) en coordination avec les moyens de commutation (40) de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un remplissage du réservoir (30) pendant la phase de compression, une injection d'air du réservoir (30) dans la chambre de combustion (4) pendant la phase de compression ou une injection d'air du réservoir (30) dans la chambre de combustion (4) pendant la phase de détente.
8. Architecture moteur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des premiers moyens d'actionnement de la première soupape (6) et des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape (7) d'échappement et moyens de commande configurés pour piloter lesdits moyens d'actionnements des premières et secondes soupapes (6,7) en coordination avec les moyens de commutation (40) de gaz de sorte à assurer au moins un des modes de fonctionnement parmi : un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion (4) uniquement à la turbine (23) via le premier collecteur d'échappement (21); un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion (4) réparti entre le premier collecteur d'échappement (21) et le second collecteur d'échappement (22); un envoi des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion (4) uniquement par le second collecteur d'échappement (22).
9. Architecture moteur (1) selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce que les premiers moyens d'actionnement de la première soupape (6) sont indépendants des seconds moyens d'actionnement de la seconde soupape (7) d'échappement.
10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend une architecture moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.