FR3007456A1 - Moteur a combustion de vehicule automobile a refroidissement d'air d'admission - Google Patents

Moteur a combustion de vehicule automobile a refroidissement d'air d'admission Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion de véhicule automobile comportant un compresseur d'air d'admission (10), un refroidisseur (20) d'air d'admission disposé de manière à refroidir l'air d'admission compressé par le compresseur, et un condenseur (40) de vapeurs d'eau et/ou d'huile présentes dans l'air d'admission, tel que le condenseur (40) est disposé entre le compresseur d'air d'admission (10) et le refroidisseur (20) d'air d'admission.

Description

MOTEUR A COMBUSTION DE VEHICULE AUTOMOBILE A REFROIDISSEMENT D'AIR D'ADMISSION [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicules automobiles dotés d'un système de suralimentation et d'un refroidisseur d'air de suralimentation. [0002] Les refroidisseurs d'air de suralimentation sont sujets à une condensation de vapeur d'eau et, par suite, à des phénomènes de gel de condensats. De même, quand le volume des condensats stockés dans la partie inférieure du refroidisseur est important, il existe un risque de ré-aspiration soudaine de ces condensats lors d'une forte accélération et de détérioration du moteur. Ces différents phénomènes sont source de pannes lesquelles pannes peuvent être de nature à immobiliser le véhicule. [0003] Ces phénomènes sont d'autant plus présents dans un moteur doté d'un système de recirculation des gaz d'échappement issus d'au moins un cylindre vers l'admission d'air des cylindres. En effet ces systèmes génèrent de forts volumes de condensats et amplifient encore les problématiques exposées ci-dessus. [0004] Les systèmes à réintroduction de gaz d'échappement à l'admission sont bien connus sous le sigle EGR lequel correspond à la locution anglo-américaine Exhaust Gas Recirculation. On a notamment proposé, dans les moteurs à plusieurs cylindres, de dédier un cylindre à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ce cylindre étant totalement réintroduits dans le collecteur d'admission du moteur. Dans de tels moteurs, les gaz d'échappement réintroduits à l'admission sont typiquement chargés en gaz d'hydrogène du fait que le ou les cylindres dont on réintroduit les gaz d'échappement fonctionne(nt) avec un mélange air-carburant de type riche. De tels moteurs sont connus sous l'appellation D-EGR pour Dedicated Exhaust Gas Recirculation en anglais ou à système dédié de réintroduction ou recirculation de gaz d'échappement. [0005] L'hydrogène permet d'améliorer la stabilité de la combustion et donc la tolérance à l'EGR. Le moteur D-EGR permet de réduire les pertes par pompage à l'admission du moteur pour les points de charge partielle, et de repousser la limite à partir de laquelle apparait un cliquetis pour les points de pleine charge. Le gaz d'hydrogène combiné à l'EGR permet au moteur de supporter des fort taux d'EGR ainsi qu'un taux de compression potentiellement élevé. Il est alors possible d'augmenter les pressions de suralimentations afin d'augmenter les performances du moteur. [0006] Une telle élévation des pressions de suralimentation génère là encore des volumes de condensats accrus. [0007] Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients en permettant d'éviter le stockage de condensats dans l'échangeur d'air de suralimentation d'un moteur à combustion de véhicule automobile. [0008] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile comportant un compresseur d'air d'admission, un refroidisseur d'air d'admission disposé de manière à refroidir l'air d'admission compressé par le compresseur, et un condenseur de vapeurs d'eau et/ou d'huile présentes dans l'air d'admission, tel que le condenseur est disposé entre le compresseur d'air d'admission et le refroidisseur d'air d'admission. [0009] Avantageusement, le condenseur comporte une conduite de récupération de condensats de vapeurs d'eau et/ou d'huile laquelle conduite véhicule les condensats dans un organe d'admission du moteur disposé en aval du refroidisseur d'air d'admission. [0010] Avantageusement, le moteur comporte un atténuateur sonore disposé entre le compresseur d'air d'admission et le refroidisseur d'air de d'admission. [0011] Avantageusement, le condenseur est disposé dans l'atténuateur. [0012] Avantageusement, le moteur comporte un dispositif de refroidissement du condenseur. [0013] Avantageusement, le dispositif de refroidissement du condenseur est un dispositif à fluide caloporteur. [0014] Avantageusement, le dispositif de refroidissement du condenseur est un dispositif à circulation d'air. [0015] Avantageusement, le moteur comporte plusieurs cylindres de combustion, un organe d'admission d'air frais en direction d'un ou plusieurs cylindres de combustion et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement depuis au moins un cylindre de combustion dans l'organe d'admission. [0016] Avantageusement, ledit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène, [0017] Avantageusement, ledit cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission. [0018] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée qui représente un dispositif d'admission selon un mode de réalisation de l'invention. [0019] Le dispositif représenté sur la figure annexée comporte un turbocompresseur 10, un refroidisseur d'air de suralimentation 20 disposé en aval du turbocompresseur 10 et un atténuateur sonore 30 disposé entre le turbocompresseur 10 et le refroidisseur d'air de suralimentation 20. [0020] L'atténuateur sonore 30 a ici pour rôle d'atténuer notamment le bruit généré par le turbocompresseur 10. Dans le présent exemple de réalisation, l'atténuateur sonore 30 présente une forme coudée. Il comporte deux chambres de résonance 31 et 32 dont le rôle, connu en soi, est d'atténuer les ondes sonores générées par le turbocompresseur 10 dans la ligne d'admission. [0021] L'atténuateur sonore 30 héberge un système de décantation ou condenseur 40 dont le rôle est ici de réduire les vapeurs d'eau et d'huile en condensats et de rediriger ces condensats en un endroit choisi. A cet effet, le condenseur 40 inclut une paroi 41 disposée sur le trajet de l'air de suralimentation, laquelle condense les vapeurs d'eau et d'huile par refroidissement. La paroi 41, comprenant par exemple un réseau de conduits véhiculant un liquide réfrigérant, est ici refroidie par le circuit de climatisation du véhicule. En variante elle peut être refroidie par convoyage d'air pris en face avant du véhicule. [0022] Le condenseur 40 comporte en outre un aménagement de recueil des condensats, disposé en dessous de la paroi refroidie 41. Le condenseur comporte également une conduite 42 laquelle s'étend depuis l'aménagement de recueil des condensats jusqu'à former un piquage 43 sur une conduite d'admission en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 20. Ainsi, les condensats sont détournés du refroidisseur d'air de suralimentation 20 bien qu'étant évacués dans la ligne d'admission du moteur. Les condensats sont donc renvoyés vers un organe d'admission du moteur tel qu'un collecteur d'admission non représenté, ou dans tout autre organe d'admission tel qu'ici une conduite d'admission du moteur. [0023] L'atténuateur 30 forme donc un atténuateur-décanteur lequel est disposé en aval du turbocompresseur 10 sur le circuit d'air en pression et lequel permet de décanter les vapeurs d'eau et d'huile présentes dans l'air d'admission et d'éviter la rétention de ces condensats dans l'échangeur de suralimentation 20 présent en aval. [0024] En fonctionnement courant, l'air en aval du turbocompresseur 10 est réchauffé par son passage dans la partie compresseur du turbocompresseur 10. Lorsque cet air rencontre la paroi refroidie 41 les vapeurs d'eau et d'huile retournent à l'état liquide. Les condensats ainsi formés sont récupérés en partie inférieure de l'atténuateur 30 et renvoyés par le conduit additionnel 42 en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 20.
En renvoyant ces condensats en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 20 on évite les phénomènes de gel du refroidisseur d'air de suralimentation 20. De même, quand le volume des condensats stockés dans la partie inférieure d'un refroidisseur d'air de suralimentation traditionnel est important, il y a un risque de ré-aspiration soudaine de ces condensats lors d'une forte accélération et par conséquent de détérioration du moteur. Ce risque est ici fortement réduit. [0025] Ainsi le présent mode de réalisation permet d'atténuer le niveau de bruit de turbocompresseur tout en intégrant une fonction de décantation avantageuse. En variante, le condenseur 40 peut ne pas être couplé à la fonction d'atténuation du bruit du turbocompresseur. De même, on a décrit ici un condenseur refroidi par fluide caloporteur.
En variante, il peut être refroidi par ventilation, par circuit d'eau indépendant, ou encore par plaque à ailettes de refroidissement. [0026] Le dispositif décrit ici ne nécessite que peu de matériaux, et ne nécessite pas de contrôle dédié. Ainsi un tel dispositif présente l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre à faible coût du fait de sa simplicité.15

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile comportant un compresseur d'air d'admission (10), un refroidisseur (20) d'air d'admission disposé de manière à refroidir l'air d'admission compressé par le compresseur, et un condenseur (40) de vapeurs d'eau et/ou d'huile présentes dans l'air d'admission, caractérisé en ce que le condenseur (40) est disposé entre le compresseur d'air d'admission (10) et le refroidisseur (20) d'air d'admission.
  2. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (40) comporte un conduite (42) de récupération de condensats de vapeurs d'eau et/ou d'huile, laquelle conduite véhicule les condensats dans un organe d'admission du moteur disposé en aval du refroidisseur d'air d'admission (40).
  3. 3. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un atténuateur sonore (30) disposé entre le compresseur d'air d'admission (10) et le refroidisseur d'air d'admission (20).
  4. 4. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le condenseur (40) est disposé dans l'atténuateur sonore (30).
  5. 5. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur comporte un dispositif de refroidissement du condenseur 20 (40).
  6. 6. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement du condenseur (40) est un dispositif à fluide caloporteur.
  7. 7. Moteur à combustion selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement du condenseur (40) est un dispositif à circulation d'air. 25
  8. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs cylindres de combustion, un organe d'admission d'air frais (10, 20, 30, 40) en direction d'un ou plusieurs cylindres de combustion et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement depuis au moins un cylindre de combustion dans l'organe d'admission (10, 20, 30, 40). 30
  9. 9. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (10, 20, 30, 40) est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène.
  10. 10. Moteur à combustion selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé 35 en ce que ledit cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduitsdans l'organe d'admission (10, 20, 30, 40) est un cylindre dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission.5
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