FR2992365A1 - Dispositif d'admission d'air pour moteur a combustion - Google Patents

Dispositif d'admission d'air pour moteur a combustion Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion, comportant une ligne principale comportant successivement : - une embouchure d'entrée (1) ; - un accessoire (2) comportant un séparateur d'eau et/ou un dispositif acoustique ; - un filtre à air (3) ; caractérisé en ce qu'il comporte une ligne secondaire arrangée pour permettre l'introduction d'air, prélevé dans l'atmosphère et n'ayant pas traversé ledit accessoire (2), dans la ligne principale entre l'accessoire (2) et le filtre à air (3), et en ce qu'il comporte une vanne (6) apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans la ligne secondaire.

Description

DISPOSITIF D'ADMISSION D'AIR POUR MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur le domaine de l'admission en air des moteurs à combustion interne. [0002] Un moteur à combustion interne, qu'il s'agisse d'un moteur du type Diesel ou à allumage commandé, est alimenté en air via une ligne d'admission comportant communément des accessoires tel un séparateur d'eau (couramment appelé décanteur du fait de son mode de fonctionnement) et parfois des dispositifs acoustiques, typiquement un résonateur. [0003] Le dispositif de séparation ou décantation d'eau permet d'éviter que de l'eau n'atteigne le filtre à air ou ne pénètre à l'admission du moteur. Il est en effet connu qu'en cas de pluie, de l'eau pénétrant dans le conduit d'admission et arrivant dans la chambre de combustion peut entraîner des dégâts importants sur le moteur du fait de son caractère incompressible. Cette problématique et des moyens de l'adresser sont connu par exemple du document FR2622639. [0004] Les dispositifs acoustiques, souvent intégrés au décanteur, permettent quant à eux de limiter les bruits d'air générés par l'aspiration de l'air dans le circuit d'admission. [0005] Le dispositif de décantation peut être, de manière connue, implanté le long du col d'entrée d'air ou à son entrée [0006] Cependant, le décanteur d'eau et les éventuels dispositifs acoustiques de la ligne d'admission génèrent des pertes de charge dans la ligne d'admission. [0007] Ces pertes de charge peuvent entrainer une perte de puissance, comparativement à un moteur qui ne serait pas équipé de ces dispositifs, allant jusqu'à 2%. Cette perte de charge s'opposant à une bonne « respiration » du moteur, elle a également un impact négatif sur les émissions par le moteur de polluants réglementés. [0008] L'invention tend à proposer un dispositif et un procédé d'admission d'air dans un moteur à combustion, permettant de résoudre cette problématique, tout en conservant : - une bonne protection du moteur contre l'admission d'eau dans ses chambres de combustion, et/ou - une atténuation acoustique satisfaisante à l'admission, lorsque l'une ou l'autre de ses fonction est nécessaire. Plus précisément, l'invention porte donc sur un dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion, comportant une ligne principale comportant successivement : - une embouchure d'entrée ; - un accessoire comportant un séparateur d'eau et/ou un dispositif acoustique ; - un filtre à air ; comportant une ligne secondaire arrangée pour permettre l'introduction d'air, prélevé dans l'atmosphère et n'ayant pas traversé ledit accessoire, dans la ligne principale entre l'accessoire et le filtre à air, et comportant une vanne apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans la ligne secondaire. Ainsi, il est possible de ne faire transiter l'air par l'accessoire de la ligne principale que lorsque la mode de fonctionnement du moteur équipé de l'invention le justifie, typiquement lorsqu'il pleut, et que l'eau doit être séparée de l'air d'admission et/ou lorsque le moteur fonctionne à faible charge, et que les bruits de bouche générés à l'admission ne sont pas négligeable comparés aux autres bruits du moteur ou du véhicule équipé du moteur. [0009] Selon un mode de réalisation de l'invention, ligne secondaire est montée en dérivation de l'accessoire de la ligne principale, et présente un piquage d'entrée sur la ligne principale entre l'embouchure d'entrée et l'accessoire et un piquage de sortie dans la ligne principale entre l'accessoire et le filtre à air. Ce mode de réalisation est notamment avantageux lorsque des contraintes d'implantation empêchent la coexistence d'une embouchure d'entrée de la ligne principale et d'une entrée d'air de la ligne secondaire séparées. [0010] Selon un autre mode de réalisation, la ligne secondaire comporte une entrée d'air directement à l'atmosphère et un piquage de sortie dans la ligne principale entre l'accessoire et le filtre à air. Cette mode de réalisation permet l'admission d'air la plus directe vers le moteur lorsqu'il n'est pas nécessaire que l'air d'admission traverse l'accessoire. [0011] De préférence, la vanne est du type à ouverture en tout ou rien, asservie à un paramètre prédéfini. Le ou les paramètres d'asservissement permettent de traduire la nécessité ou non de faire transiter l'air d'admission par l'accessoire, typiquement lorsqu'il pleut ou à faible charge du moteur équipé du dispositif conforme à l'invention. [0012] L'invention porte aussi sur un moteur à combustion interne comportant un dispositif d'admission d'air tel que précédemment défini. [0013] L'invention porte aussi sur un véhicule automobile comportant un tel moteur. [0014] De préférence, un tel véhicule comporte un moyen d'évaluation de la charge du moteur thermique, et la vanne est asservie à la charge du moteur évaluée. [0015] De préférence, le moyen d'évaluation de la charge du moteur comporte un capteur de position d'une commande d'accélérateur du moteur. [0016] De préférence, le moyen d'évaluation de la charge du moteur comporte un moyen d'évaluation de la vitesse du véhicule. [0017] De préférence, un véhicule objet de l'invention comporte un capteur de pluie pour le déclenchement ou le cadencement automatique d'essuie vitres équipant le véhicule, et la vanne est asservie aux informations fournies par le capteur de pluie. [0018] L'invention porte enfin sur un procédé de pilotage d'un dispositif d'admission d'air tel que précédemment défini et équipant un moteur à combustion d'un véhicule automobile, dans lequel la vanne est fermée si l'un au moins des événements suivant est détecté : - il pleut ; - le moteur fonctionne à une charge supérieure à un seuil prédéfini ; et dans lequel la vanne est ouverte dans les autres situations. [0019] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0020] La figure 1 présente schématiquement un dispositif d'admission d'air conforme à l'état de la technique connu. [0021] La figure 2 présente schématiquement un dispositif d'admission d'air conforme à une variante préférentielle de l'invention. [0022] La figure 3 présente sur un schéma de principe une première variante de l'invention. [0023] La figure 4 montre sur un schéma de principe une seconde variante de l'invention. [0024] La figure 1 présente schématiquement un dispositif d'admission d'air conforme à l'état de la technique connu. Le dispositif d'admission ici représenté comporte, successivement et selon le sens de circulation de l'air dans le circuit : une embouchure d'entrée 1 ; - un accessoire 2 comportant un séparateur d'eau 21 et/ou un dispositif acoustique 22, pouvant typiquement être un résonateur. - un filtre à air 3. [0025] Après le filtre à air, la ligne ici présentée étant destinée à un moteur suralimenté par un turbocompresseur, elle comporte : un compresseur 4 d'un turbocompresseur, un échangeur 5 pour le refroidissement de l'air, puis d'autres dispositifs permettant l'introduction de gaz d'échappement dans l'admission, la répartition de l'air à l'admission du moteur, etc. Un dispositif d'admission d'air d'un moteur à combustion inter conforme à l'état de la technique connu, présente donc une ligne d'admission unique, dans laquelle l'air destiné à alimenter le moteur chemine. [0026] L'accessoire 2, que ses fonctions de récupération d'eau ou d'atténuation acoustique soient regroupées dans une seule pièce ou réparties sur la ligne d'admission, génère des pertes de charges dans la ligne d'admission d'air. [0027] Cependant, ces éléments ne sont utiles que dans certaines situations de vie du moteur équipé de la ligne d'admission : lorsqu'il pleut (situation dans laquelle de l'eau pourrait atteindre les chambres de combustion du moteur), ou lorsque le moteur fonctionne à faible charge (faible demande de puissance), car lorsque le moteur fonctionne sous une charge importante les bruits de bouche à l'admission sont négligeables face aux autres sources sonores. [0028] C'est pourquoi dans l'invention, dont un exemple de réalisation est présenté en figure 2, on propose un dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion, comportant non plus une ligne unique, mais une ligne principale et une ligne secondaire. [0029] La ligne principale comporte, classiquement, successivement : - une embouchure d'entrée 1 ; - un accessoire 2 comportant un séparateur d'eau 21 et/ou un dispositif acoustique 22 ; - un filtre à air 3. [0030] Dans l'invention, on arrange une ligne secondaire pour permettre l'introduction d'air, prélevé dans l'atmosphère et n'ayant pas traversé ledit accessoire, dans la ligne d'admission principale entre l'accessoire et le filtre à air. [0031] Le dispositif selon l'invention comporte une vanne 6 apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans la ligne secondaire. Ainsi, lorsque la vanne 6 est fermée, l'air destiné à alimenter le moteur doit traverser l'accessoire 2, au prix de la génération d'une perte de charge. Lorsque la vanne est ouverte, tout ou partie de l'air sera admis par la ligne secondaire, qui ne génère pas de perte de charge supplémentaire et qui sera donc naturellement le chemin privilégié de l'air admis. [0032] Lorsque la vanne est ouverte, l'admission d'air se faisant sans perte de charge supplémentaire, il est possible d'obtenir une puissance du moteur supérieure de 1% à 2% comparativement à la situation dans laquelle la vanne est fermée, et/ou des émissions de polluant inférieures (on peut réaliser un arbitrage classique entre puissance et niveau d'émissions). [0033] La figure 3 présente un schéma de dispositif d'admission correspondant à une première variante de l'invention, qui correspond à celle présentée en figure 2. Dans cette variante, la ligne secondaire comporte une entrée d'air 7 directement à l'atmosphère et un piquage de sortie 9 dans la ligne principale entre l'accessoire 2 et le filtre à air 3. Cette configuration permet une admission d'air la plus directe possible lorsque la vanne 6 est ouverte. [0034] La figure 4 présente un schéma de dispositif d'admission correspondant à une deuxième variante de l'invention. Dans cette deuxième variante, la ligne secondaire est montée en dérivation de l'accessoire 2 de la ligne principale, et présente un piquage d'entrée 8 sur la ligne principale entre l'embouchure d'entrée 1 et l'accessoire 2 et un piquage de sortie 9 dans la ligne principale entre l'accessoire 2 et le filtre à air 3. Cette configuration peut notamment être avantageuse lorsqu'on ne peut pas, par exemple pour des questions d'encombrement, ménager à la fois une embouchure d'entrée de la ligne principale et une entrée d'air de la ligne secondaire distinctes l'une de l'autre. [0035] La vanne crée donc un dispositif d'admission d'air « bi-mode », chaque mode correspondant à l'un ou l'autre des trajets de l'air d'admission dans le dispositif. [0036] La vanne 6 est, préférentiellement, une vanne asservie à un paramètre prédéfinis, ou plusieurs paramètres prédéfinis, pouvant fonctionner en tout ou rien. La vanne permet de sélectionner le trajet effectué par l'air d'admission, au travers de l'accessoire 2 ou de la ligne secondaire (comme précédemment expliqué, même si on ne dispose pas de moyen d'obturation dans la ligne principale, l'air admis privilégiera la ligne secondaire, la perte de charge dans cette dernière étant moindre). [0037] Les paramètres d'asservissement visent à traduire le besoin de faire ou non transiter l'air d'admission par l'accessoire 2. Typiquement, on souhaite que l'air traverse l'accessoire 2 lorsqu'il pleut, car c'est une situation dans laquelle de l'eau pourrait être aspirée à l'admission du moteur. Cette information est par exemple disponible grâce à un capteur de pluie qui peut être un capteur de pluie préexistant et/ou employé pour la mise en fonction ou le cadencement d'essuie vitres d'un véhicule automobile équipé d'un moteur doté d'un dispositif d'admission d'air conforme à l'invention. On souhaite également que l'air traverse l'accessoire 2 lorsque le moteur fonctionne à faible charge, c'est-à-dire lorsque la puissance demandée au moteur est faible. En effet, a contrario, à forte charge, le bruit généré à l'admission est négligeable comparé aux autres sources sonores. Une situation de forte charge (et a contrario de faible charge) peut être détectée en se basant sur la position d'une commande d'accélération du moteur (pédale d'accélérateur d'un véhicule mettant en jeu l'invention) et/ou par évaluation de la vitesse d'un véhicule mettant en jeu l'invention. [0038] Le pilotage de la vanne peut mettre en jeu un calculateur (non représenté). Le calculateur peut être dédié à ce pilotage, ou bien être un calculateur employé pour d'autres fonctions également : calculateur moteur du moteur équipé d'un dispositif conforme à l'invention, boîtier électronique de commande des fonctions d'un véhicule mettant en jeu un dispositif conforme à l'invention, etc. [0039] La vanne 6 peut indifféremment être par exemple électrique ou pneumatique. [0040] L'invention propose ainsi un dispositif offrant de multiples avantages. Il est ainsi possible, via un dispositif bi-mode simple piloté par un asservissement à des informations pouvant être généralement aisément obtenue, souvent par des moyens préexistants, de commander le dispositif bi-mode de façon à optimiser les performances ou le niveau d'émissions polluantes du moteur mettant en jeu l'invention, selon sa situation de vie.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS: 1. Dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion, comportant une ligne principale comportant successivement : - une embouchure d'entrée (1) ; un accessoire (2) comportant un séparateur d'eau (21) et/ou un dispositif acoustique (22) ; un filtre à air (3) ; caractérisé en ce qu'il comporte une ligne secondaire arrangée pour permettre l'introduction d'air, prélevé dans l'atmosphère et n'ayant pas traversé ledit accessoire (2), dans la ligne principale entre l'accessoire (2) et le filtre à air (3), et en ce qu'il comporte une vanne (6) apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans la ligne secondaire.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite ligne secondaire est montée en dérivation de l'accessoire (2) de la ligne principale, et présente un piquage d'entrée (8) sur la ligne principale entre l'embouchure d'entrée (1) et l'accessoire (2) et un piquage de sortie (9) dans la ligne principale entre l'accessoire (2) et le filtre à air (3).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ligne secondaire comporte une entrée d'air (7) directement à l'atmosphère et un piquage de sortie (9) dans la ligne principale entre l'accessoire (2) et le filtre à air (3).
  4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la vanne (6) est du type à ouverture en tout ou rien, asservie à un paramètre prédéfini.
  5. 5. Moteur à combustion interne comportant un dispositif d'admission d'air conforme à l'une des revendications précédentes.
  6. 6. Véhicule automobile comportant un moteur selon la revendication 5.
  7. 7. Véhicule automobile selon la revendication 6, comportant un moyen d'évaluation de la charge du moteur thermique, dans lequel la vanne (6) est asservie à la charge du moteur évaluée.
  8. 8. Véhicule automobile selon la revendication 7, dans lequel le moyen d'évaluation de la charge du moteur comporte un capteur de position d'une commande d'accélérateur du moteur.
  9. 9. Véhicule automobile selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel le moyen d'évaluation de la charge du moteur comporte un moyen d'évaluation de la vitesse du véhicule.
  10. 10. Véhicule automobile selon la revendication l'une des revendications 6 à 9, comportant un capteur de pluie pour le déclenchement ou le cadencement automatique d'essuie vitres équipant le véhicule, dans lequel la vanne (6) est asservie aux informations fournies par le capteur de pluie.
  11. 11. Procédé de pilotage d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 équipant un moteur à combustion d'un véhicule automobile, dans lequel la vanne (6) est fermée si l'un au moins des événements suivant est détecté : - il pleut ; - le moteur fonctionne à une charge supérieure à un seuil prédéfini ; et dans lequel la vanne (6) est ouverte dans les autres situations.20
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