FR3047515A1

FR3047515A1 - Dispositif de suralimentation en air d'un moteur a combustion interne.

Info

Publication number: FR3047515A1
Application number: FR1650972A
Authority: FR
Inventors: Francois Plante
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2036-02-08
Also published as: KR102102343B1; JP2019512059A; US20190153934A1; JP6882308B2; CN108699962A; WO2017137687A1; KR20180107248A; FR3047515B1; RU2698374C1; CN108699962B; US10480400B2; EP3414438A1; EP3414438B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de suralimentation (1) en air d'un moteur à combustion interne (2), comprenant un circuit de refroidissement (41,42) du compresseur électrique (8), le circuit de refroidissement (41,42) comportant un conduit d'apport en air (41) au compresseur électrique (6), s'étendant entre la sortie (47) de l'échangeur thermique (14) et le compresseur électrique (6), de sorte à pouvoir capter un fraction de l'air comprimé refroidi, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conduit de recirculation (42) de l'air s'étendant entre le compresseur électrique (6) et le voisinage de l'entrée (45) du collecteur d'admission (3).

Description

Dispositif de suralimentation en air d’un moteur à combustion interne

Dans le domaine des véhicules automobiles à moteur à combustion interne, il est connu de procéder à une suralimentation en air du moteur afin d’en augmenter le rendement, en procédant à une compression de l’air en amont de l’admission. A cet effet, on connaît notamment l’emploi de turbocompresseurs, dans lesquels un compresseur est entraîné par une turbine animée par la vitesse des gaz d’échappement du moteur.

Cependant, le rendement d’un turbocompresseur est lié à la vitesse des gaz d’échappement du moteur, ce qui implique que la suralimentation n’est pas optimale lorsque le moteur tourne à faible régime. Ceci peut être gênant notamment lorsqu’une forte puissance du moteur est demandée à faible régime, car il n’est alors pas possible d’augmenter rapidement le couple moteur.

Aussi, il est aussi connu d’installer, en présence ou non d’un turbocompresseur, un compresseur électrique pour permettre une suralimentation en air, et donc une augmentation du couple produit par le moteur, notamment à bas régime.

Un tel compresseur électrique comprend une machine électrique formée d’un stator et d’un rotor, installée dans un carter, le rotor étant solidarisé à une roue de compresseur par un arbre traversant le carter. Le compresseur électrique est alors découplé du régime moteur et peut s’adapter aux besoins en suralimentation du moteur, notamment pour produire rapidement plus de puissance.

Or, lorsque le véhicule automobile est dimensionné de telle sorte que le compresseur électrique fournit la majorité de l’apport en air pour la suralimentation du moteur, par exemple en l’absence d’un turbocompresseur, où lorsque le véhicule fonctionne essentiellement à bas régime, par exemple lors d’une circulation en ville, il peut arriver que le compresseur électrique soit amené à fonctionner de manière ininterrompue, ou brièvement interrompue, pendant d’importantes périodes de temps, ce qui peut provoquer un échauffement important de la machine électrique.

En effet, lorsque la machine est utilisée sur une longue période de temps, les circuits statoriques de la machine chauffent par effet Joule, ce qui peut provoquer des dégâts importants et potentiellement irréversibles sur cette machine.

Aussi, un problème connu est de trouver une solution pour permettre à un compresseur électrique d’un véhicule automobile de fonctionner sur de longues périodes de temps, tout en s’assurant qu’il ne subisse pas de dégât irréversible.

On connaît notamment du document US 2003/0051475, un circuit de refroidissement pour un turbocompresseur assisté par une machine électrique.

Dans ce document de l’art antérieur, un circuit de suralimentation en air comprend une entrée d’air qui conduit un flux d’air extérieur vers l’entrée du compresseur. L’air comprimé sortant du compresseur, est conduit en entrée d’un échangeur thermique, connu sous le nom de refroidisseur d’air de suralimentation, ou sous le nom anglophone de intercooler, afin d’être refroidi, et l’air comprimé refroidi est ensuite conduit vers le collecteur d’admission.

Le circuit d’air comprend aussi un premier conduit d’apport d’air débouchant à une extrémité en sortie de l’échangeur thermique et à une autre extrémité à l’intérieur du carter de la machine électrique.

Le circuit d’air comprend aussi un deuxième conduit débouchant à une extrémité à l’intérieur du carter de la machine électrique et à l’autre extrémité au voisinage de l’entrée d’air du compresseur.

Aussi, par l’effet du gradient de pression entre l’entrée d’air du compresseur et la sortie de l’échangeur thermique, un flux d’air comprimé frais est aspiré dans le premier conduit de dérivation, traverse le carter de la machine électrique et est aspiré par le deuxième conduit de manière à être réintroduit en entrée du collecteur.

La pression en sortie de l’échangeur thermique étant fortement dépendante du fonctionnement de l’admission d’air et donc du régime moteur, une telle solution n’est pas optimale et est peu adaptée pour un fonctionnement dans un circuit comprenant un compresseur électrique fortement sollicité, quelque soit le régime de fonctionnement du moteur.

Aussi, il existe un besoin pour un dispositif de refroidissement plus adapté pour refroidir un compresseur électrique destiné à suralimenter en air un moteur à combustion interne.

On propose un dispositif de suralimentation en air d’un moteur à combustion interne, comprenant une entrée d’air, un compresseur électrique piloté par un dispositif de commande approprié, pour comprimer l’air provenant de l’entrée d’air et un échangeur thermique pour refroidir l’air comprimé issu du compresseur, l’air comprimé refroidi s’écoulant vers un collecteur d’admission du moteur à combustion interne, ledit dispositif de suralimentation comprenant un circuit de refroidissement du compresseur électrique et/ou du dispositif de commande, le circuit de refroidissement comportant un conduit d’apport en air au compresseur électrique et/ou au dispositif de commande, s’étendant entre la sortie de l’échangeur thermique et le compresseur électrique et/ou le dispositif de commande, de sorte à pouvoir capter de l’air comprimé refroidi, le circuit de recirculation comprenant en outre un conduit de recirculation de l’air s’étendant entre le compresseur électrique et/ou le dispositif de commande et le voisinage de l’entrée du collecteur d’admission.

Ainsi, le gradient de pression aux extrémités du circuit de refroidissement, permettant de faire circuler l’air dans le circuit de refroidissement, est fonction de l’accélération de l’air lorsqu’il s’écoule entre la sortie de l’échangeur thermique et l’entrée du collecteur d’admission.

De cette manière, le circuit de refroidissement permet la circulation d’un flux d’air comprimé refroidi permettant de refroidir le compresseur électrique, même lorsque le régime de fonctionnement du moteur est faible.

Un tel dispositif présente l’avantage d’asservir le débit dans le circuit de refroidissement au courant de commande du compresseur, qui définit la vitesse de rotation de la roue de compresseur. En effet, plus le courant est élevé, plus la pression à la sortie de l’échangeur thermique sera élevée et par conséquent plus le débit d’air dans le circuit de refroidissement sera important. Aussi, un tel dispositif effectue un asservissement implicite du débit d’air dans le circuit de refroidissement, ce qui permet d’en réduire le coût d’intégration et de développement puisqu’il ne nécessite pas forcément d’asservissement extérieur.

Avantageusement, le compresseur électrique comprend une machine électrique installée dans un carter et le circuit de refroidissement comprend au moins une partie de l’intérieur du carter. Ainsi on peut refroidir de manière simple et efficace les composants de la machine électrique, en particuliers les composants d’électronique de puissance installés dans le carter, le stator et le rotor de la machine électrique.

Avantageusement, le dispositif de commande comprend un boîtier dans lequel sont disposés au moins une électronique de puissance, le circuit de refroidissement comprenant au moins une partie de l’intérieur du boîtier.

Avantageusement, le conduit de recirculation débouche au voisinage de l’entrée du collecteur d’admission de sorte à former une jonction orthogonale à la direction de l’écoulement d’air comprimé refroidi au voisinage de ladite jonction. Ainsi, on peut optimiser le gradient de pression aux extrémités du circuit de refroidissement, de manière à obtenir une circulation de l’air suffisante dans le circuit de refroidissement pour refroidir la machine électrique.

Avantageusement, le dispositif de refroidissement comprend en outre un moyen de contrôle de la quantité d’air comprimé refroidi autorisée à circuler dans ledit circuit de refroidissement. Ainsi, on peut contrôler la quantité d’air circulant dans le circuit de refroidissement indépendamment des conditions de circulations passives, telles que le gradient de pression aux extrémités du circuit de refroidissement.

Avantageusement, ledit moyen de contrôle comprend une électrovanne. Ainsi on peut obtenir un moyen de contrôle relativement simple à commander et fiable.

Avantageusement, l’électrovanne est disposée dans le circuit de refroidissement au voisinage de la sortie de l’échangeur thermique. Ceci permet un montage efficace et performant du moyen de contrôle.

Avantageusement, le compresseur électrique comprend des moyens de génération d’un flux d’air forcé au travers du circuit de refroidissement, lesdits moyen de génération d’un flux d’air forcé étant par exemple des ailettes disposées sur le rotor, lesdites ailettes pouvant être venues de matière du rotor selon un bobinage particulier de ce dernier. L’invention concerne aussi un procédé de commande d’un dispositif de suralimentation tel que décrit précédemment, comprenant des étapes de : - acquisition d’une valeur représentative de la température du compresseur ; - comparaison de ladite valeur représentative de la température du compresseur avec au moins une valeur d’activation ; - détermination d’une valeur d’ouverture du circuit de refroidissement, - commande du moyen de contrôle en fonction de ladite valeur d’ouverture déterminée de sorte à contrôler la quantité d’air comprimé refroidi autorisée à circuler dans ledit circuit de refroidissement.

Ainsi, on peut contrôler de manière rapide et efficace l’ouverture du moyen de contrôle pour refroidir la machine électrique,

Avantageusement, le procédé de commande comprend en outre des étapes de : - comparaison de ladite valeur représentative de la température du compresseur avec au moins une valeur de désactivation ; - détermination d’une valeur de fermeture du circuit de refroidissement, ladite commande du moyen de contrôle étant en outre fonction de ladite valeur de fermeture déterminée.

De cette manière on peut contrôler la fermeture du moyen de contrôle de manière efficace pour maximiser la disponibilité de l’air pour suralimenter le moteur à combustion interne.

Avantageusement, le procédé de commande comprend une étape de détermination d’une valeur de gradient de pression associé au circuit de refroidissement, par exemple en fonction de la différence de pression entre le voisinage de la sortie de l’échangeur thermique avec la pression à la jonction au voisinage de l’entrée du collecteur d’admission, la commande du moyen de contrôle étant en outre fonction d’une commande de fermeture déterminée de sorte à ce que, lorsque la valeur de gradient de pression déterminée est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, le moyen de commande interdise au moins partiellement la circulation d’air comprimé refroidi dans le circuit de refroidissement. Ainsi on peut créer une perte de charge artificielle permettant de favoriser la circulation de l’air dans le circuit de refroidissement, même lorsque le gradient de pression aux extrémités du circuit de refroidissement est faible. L’invention concerne un ensemble de suralimentation comprenant un dispositif de suralimentation tel que décrit précédemment et un organe de commande adapté pour mettre en oeuvre le procédé de commande. L’organe de commande peut être par exemple un calculateur embarqué, un microprocesseur, ou par exemple l’unité de commande du compresseur électrique. L’invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un dispositif de suralimentation tel que décrit précédemment. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de suralimentation selon un mode de réalisation de l’invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d’un procédé de contrôle d’un dispositif de suralimentation selon le mode de réalisation de la figure 1.

En référence à la figure 1, un dispositif de suralimentation en air 1 d’un moteur à combustion interne 2 comprend une entrée d’air 5 et un compresseur 6.

Dans la suite de la description, le dispositif de suralimentation 1 et le moteur 2 sont installés dans un véhicule automobile. Cependant, l’invention ne se limite pas uniquement aux véhicules automobiles, et concerne toute installation de dispositif de suralimentation 1 pour un moteur à combustion interne 2.

Le compresseur 6 reçoit l’air issu de l’entrée d’air 5 après son passage au travers d’un filtre à air 7. Le filtre à air 7 permet de filtrer les particules solides pouvant être véhiculées par l’air et pouvant pourraient endommager le compresseur 6. L’air pénétrant par l’entrée d’air 5 provient généralement de l’extérieur de l’ensemble dans lequel sont installés le dispositif de suralimentation 1 et le moteur 2, par exemple de l’extérieur d’un véhicule automobile. Cet air est donc généralement à la pression atmosphérique et à une température ambiante.

En particulier, on peut installer l’entrée d’air en face avant du véhicule automobile, afin d’effectuer une captation dynamique, ou encore au pied du pare-brise, ce qui permet d’obtenir à ces endroits une pression dynamique de l’air maximale.

Le compresseur 6 est ici un compresseur électrique 6 qui comprend une machine électrique 8 installée dans un carter 11 et formée d’un stator 10 et d’un rotor 9. A titre d’alternative, le compresseur 6, peut être un turbocompresseur assisté par une machine électrique, la machine électrique se substituant alors à la turbine du turbocompresseur pour entraîner la roue de compression, lorsque le moteur fonctionne à bas régime. La mise en oeuvre de cette alternative est alors simplement adaptable pour refroidir la machine électrique.

Le rotor 9 est installé dans le stator 10 de sorte à pouvoir être entraîné en rotation par le champ électromagnétique produit par ce stator 10.

Un arbre 12 est solidaire à une première extrémité du rotor 9, et traverse le carter 11 de manière à être solidarisé à une autre extrémité à une roue de compresseur 13. Le rotor 9 entraîne en rotation l’arbre 12 qui entraîne à son tour la roue de compresseur 13.

Lorsque la roue de compresseur 13 est actionnée, l’air provenant de l’entrée d’air 5 est comprimé, et par conséquent s’échauffe.

Ici, le compresseur 6 est commandé par une unité de commande embarquée 20. L’unité de commande embarquée 20 reçoit une valeur de demande de puissance du moteur 2, par exemple en fonction de la force produite par l’utilisateur du véhicule automobile sur la pédale d’accélérateur 21, ou de la position que l’utilisateur donne à ladite pédale d’accélérateur 21.

En fonction du régime de fonctionnement du moteur 2, l’unité de commande embarquée 20 calcule le couple nécessaire pour obtenir rapidement la puissance demandée.

Si le besoin en couple est supérieur à ce que produit le moteur 2 sans suralimentation, l’unité de commande embarquée actionne le compresseur 6 de sorte qu’il apporte au moteur 2 un taux suffisant d’air suralimenté pour augmenter le couple produit. L’air ainsi comprimé, qui a été échauffé lors de sa compression, est conduit vers un échangeur thermique 14, ici un refroidisseur d’air de suralimentation 14, aussi connu sous le nom anglophone d’intercooler, permettant de refroidir l’air comprimé. L’air comprimé refroidi sortant de l’échangeur thermique 14 s’écoule jusqu’au collecteur d’admission 3 du moteur 2 de sorte à pouvoir être injecté dans les cylindres du moteur 2.

Le dispositif de suralimentation 1 comprend aussi un circuit de refroidissement 41,42 du compresseur 6.

Le circuit de refroidissement 41,42, est formé d’un conduit d’apport en air 41 et d’un conduit de recirculation de l’air 42.

Le circuit de refroidissement 41,42 constitue donc un circuit parallèle 41,42 au circuit principal 44 de suralimentation décrit précédemment.

Les conduits du circuit de refroidissement 41, 42 peuvent être fixé au circuit principal 44 par filetage, par emmanchement à force sur des conduits rigides ou droits, par exemple pourvus de renflements, ou encore verrouillés par des colliers.

Les conduits du circuit de refroidissement 41, 42 peuvent être faits en tout matériau adapté, par exemple du caoutchouc siliconé, toilé, par exemple avec treillis métallique, en téflon, en nylon. De manière générale, chaque conduit du circuit de refroidissement peut être réalisé à partir d’au moins un matériau ou un combinatoire de matériaux qui est apte à isoler thermiquement le flux d’air refroidi circulant dans les conduits de l’environnement à température élevé qu’est le compartiment moteur. Cela vise à maintenir une température constante du flux d’air destiné au refroidissement du compresseur.

Le conduit d’apport en air 41 est adapté pour fournir de l’air frais apte à refroidir la machine électrique du compresseur 6.

Ici le conduit d’apport en air 41 s’étend entre la sortie 47 de l’échangeur thermique 14 et le compresseur 6.

En particulier, le conduit d’apport en air 41 pénètre dans le carter 11 de la machine électrique 8 de sorte à mettre l’air débouchant dans le carter 11 au contact notamment du stator 10, du rotor 9, mais aussi du logement où se trouvent les composants d’électronique de puissance du dispositif de commande qui gèrent la puissance introduite dans le stator ou le rotor selon la technologie de conception de la machine électrique, afin de les refroidir par échange thermique.

Selon une variante de réalisation de l’invention, le dispositif de commande comportant l’électronique de puissance est déporté de la machine électrique, par exemple selon un agencement des dispositifs de puissance dans un boîtier dédié et séparé du carter 11, le circuit de refroidissement 41, 42 intègre ledit boîtier en ce sens que ce dernier définit une partie du conduit d’écoulement de l’air de refroidissement.

On installe un conduit de recirculation 42 de l’air, qui s’étend entre l’intérieur du carter 11 de la machine électrique 8 et le voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3.

Le conduit de recirculation 42 débouche en un point de jonction 48, dans le circuit principal 44, de manière orthogonale à la direction du flux de l’air circulant dans le circuit principal 44 au point de jonction 48 avec le conduit de recirculation 42.

Ce point de jonction 48 sera choisi de sorte à ce que l’air circulant dans le circuit principal 44 à ce point de jonction 48 présente une vitesse sensiblement maximale.

Faute de pouvoir déterminer le point du circuit principal 44 présentant une vitesse de circulation de l’air sensiblement maximale, on choisira alors le point de jonction 48 de manière à ce qu’il soit le plus éloigné possible de la sortie 47 de l’échangeur thermique 14, et donc le plus proche possible du collecteur d’admission 3.

Le conduit de recirculation 42 permet tout d’abord de réintroduire l’air ayant servi pour refroidir la machine électrique 8 en amont du collecteur d’admission 3, ce qui permet de préserver le débit global d’air à l’entrée du collecteur d’admission 3.

En outre, le carter 11 formant d’un point de vue général, une enveloppe sensiblement hermétique à l’air, le gradient de pression entre le voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3 et la sortie 47 de l’échangeur thermique 14 permet d’obtenir une dépression faisant circuler l’air dans le circuit de refroidissement 41,42 depuis la sortie 47 de l’échangeur thermique 14 jusqu’au voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3 de sorte à créer un flux d’air refroidissant l’intérieur du carter 11 de la machine électrique 8.

En effet, l’air s’écoulant entre la sortie 47 de l’échangeur thermique 14 et le collecteur d’admission 3 dans le circuit principal 44 est accéléré.

Aussi, par application du théorème de Bernoulli, l’air accéléré au voisinage de l’entrée du collecteur d’admission 3 présente une pression moindre que l’air plus lent au voisinage de la sortie 47 de l’échangeur thermique 14, de telle sorte que l’air peut être aspiré dans le circuit de refroidissement 41,42 parallèle. L’accélération de l’air peut être produite par la forme particulière du collecteur d’admission 3 ou du circuit principal 44, cependant si l’air n’est pas naturellement accélérée dans la portion de circuit principal 44 entre la sortie 47 de l’échangeur thermique 14 et le voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3, un dispositif venturi peut être installé entre l’échangeur thermique 14 et l’entrée du collecteur d’admission 3, dans le circuit principal 44, de sorte à forcer l’accélération de l’air, et à créer un gradient de pression favorable à la circulation de l’air dans le circuit de refroidissement 41,42.

On peut aussi, selon une alternative non représentée, installer une roue à ailette de compression dans le carter 11 de la machine électrique 8 de sorte à créer un phénomène de pompage de l’air dans le conduit d’apport en air 41, et à accélérer le débit d’air de refroidissement.

Dans ce cas, le dispositif de suralimentation comprend au niveau du compresseur électrique 6, des moyens de génération d’un flux d’air forcé au travers du circuit de refroidissement 41, 42. A titre d’exemples, lesdits moyens de génération d’un flux d’air forcé peuvent être des ailettes disposées en périphérie du rotor. Selon une variante de réalisation de ces ailettes, elles peuvent être venues de matière du rotor selon un bobinage particulier de ce dernier. Avantageusement, la mise en rotation du rotor engendre la mise en mouvement des ailettes, ce qui contraint l’air à circuler dans les conduits du circuit de refroidissement 41, 42.

Dans le mode de réalisation selon la figure 1, le circuit de refroidissement 41,42 comprend un moyen de contrôle 60 du débit d’air.

Le moyen de contrôle 60 est ici une électrovanne 60 installée au voisinage de l’extrémité du conduit d’apport en air 41 débouchant au voisinage de la sortie 47 de l’échangeur thermique 14.

Selon une alternative, le moyen de contrôle 60 peut comprendre une membrane ou un pointeau, installé dans le circuit de refroidissement 41,42 au voisinage de la machine électrique 8, et venant obstruer de façon étanche le circuit de refroidissement 41,42. Le pointeau ou la membrane est mécaniquement lié à un ressort en appui sur le circuit d’apport d’air 41, dont la dilatation fait augmenter la longueur, de sorte qu’il exerce une force qui écarte la membrane ou le pointeau, venant ainsi dégager un passage audit fluide. Le dimensionnement du ressort est fait de façon à ce que le circuit soit ouvert lorsque la température du compresseur électrique 6 ayant conduit à la dilatation du ressort, corresponde à un seuil T1 de déclenchement du refroidissement.

Dans le mode principal, l’électrovanne 60 peut être contrôlée par un organe de commande 20 indépendant ou directement par l’unité de commande embarquée 20 commandant le compresseur 6. L’électrovanne 60 est adaptée pour passer d’une position ouverte dans laquelle l’air est libre de passer dans le circuit de refroidissement 41,42 à une position fermée interdisant le passage de l’air dans le circuit de refroidissement 41,42. L’électrovanne 60 est en outre adaptée pour prendre plusieurs positions intermédiaires modulant le débit d’air autorisé dans le circuit de refroidissement 41,42.

En particulier, lorsque le compresseur 6 présente une température de fonctionnement ne nécessitant pas un refroidissement actif, l’électrovanne peut être positionnée sur une position fermée. De cette manière aucune perte de charge n’est produite au niveau du circuit principal 44 de suralimentation en air, et le fonctionnement du moteur 2 est, à cet égard, optimal.

Un procédé de commande de l’électrovanne 60, mis en œuvre par l’organe de commande 20, comprend une première étape dans laquelle on reçoit 100 pour chaque instant t une valeur représentative de la température Tce de la machine électrique 8 du compresseur 6, à laquelle on se référera, pour plus de lisibilité, comme étant la température Tce de la machine électrique 8.

La température Tce de la machine électrique 8 peut être fournie par une sonde de température installée dans le carter 11 de la machine 8.

Selon une alternative, la température Tce de la machine électrique 8 peut être obtenue par un moyen de calcul, par exemple un microprocesseur, adapté pour calculer en fonction du régime moteur, du fonctionnement du compresseur et de tout autre paramètre adapté, une valeur estimée et/ou prédictive pour les instants suivants, de la température Tce de la machine électrique 8.

Selon une autre alternative, un moyen de calcul, par exemple un microprocesseur, peut mettre en œuvre un modèle thermique de dissipation adapté pour prédire réchauffement de la machine électrique, afin d’anticiper la régulation de l’ouverture de l’électrovanne 60, pour optimiser la régulation de la température Tce dans le carter 11 de la machine électrique 8

Si l’électrovanne 60 est dans une position fermée, on compare 101 ensuite la température Tce de la machine électrique 8 à une température limite supérieure T1, dite température d’activation T1, par exemple une température d’activation T1 comprise entre 60°C et 150°C.

Si la température Tce de la machine électrique 8 dépasse la température d’activation, on commande 105 l’ouverture de l’électrovanne 60 de sorte à permettre la circulation d’air dans le circuit de refroidissement 41,42, lequel est inférieur à 50°C. L’échangeur thermique 14 peut être un échangeur de type eau/air, en ce sens que le circuit d’eau de refroidissement est un circuit de refroidissement dit à basse température, la température de l’eau ne dépassant pas les 60°C, de préférence étant de 50°C, comparativement à un circuit de refroidissement dit à haute température, tel que le circuit de refroidissement du moteur dont le fluide de refroidissement avoisine une température comprise entre 90°C et 120°C. Selon une variante de réalisation, l’échangeur thermique 14 peut être du type air/air, disposé en face avant du véhicule afin de puiser les frigories de l’air afin de refroidir l’air comprimé.

Si l’électrovanne 60 est dans une position ouverte, alors pour chaque instant t, on compare 107 la valeur de température de la machine électrique 8 à une valeur de désactivation T2, par exemple une valeur de température comprise entre 40°C et 80°C.

Si la valeur de température de la machine électrique 8 est inférieure à la valeur de désactivation T2, alors on commande 110 la fermeture de l’électrovanne 60.

Dans ce mode de réalisation la valeur de désactivation T2 est inférieure à la valeur d’activation T1 de sorte à assurer un refroidissement suffisant de la machine électrique 8.

On peut aussi, prévoir une pluralité de valeurs de température d’activation T1, chaque valeur de température d’activation T1 définissant une position d’ouverture intermédiaire différente de l’électrovanne 60, de sorte que chaque valeur d’activation T1 autorise un débit de circulation correspondant à une fraction différente du débit maximal possible dans le circuit de refroidissement 41,42, lorsque l’électrovanne 60 est en position totalement ouverte. Aussi, plus la valeur de température d’activation T1 est grande, plus l’ouverture de l’électrovanne 60 est importante.

On peut aussi prévoir une pluralité de valeurs de désactivation, de sorte à refermer graduellement l’électrovanne 60, à mesure du refroidissement de la machine électrique 8.

De cette manière on peut contrôler le débit autorisé d’air dans le circuit de refroidissement 41,42, de manière à maximiser la circulation de l’air comprimé refroidi dans le circuit principal 44 en fonction des besoins en refroidissement de la machine électrique 8.

Selon une alternative, on calcule le gradient de pression aux extrémités du circuit de refroidissement 41,42, par exemple en fonction des valeurs de pressions mesurées, ou estimées, au voisinage de la sortie 47 de l’échangeur thermique 14, de la pression à la jonction 48 au voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3, et de la longueur du circuit principal 44.

Si le gradient calculé présente une valeur comprise entre de l’ordre 10 et 300 mbar, on commande une fermeture partielle du moyen de contrôle 60, ici l’électrovanne, afin de créer une perte de charge, de sorte que par effet Venturi, le débit d’air dans le circuit principal 44 au voisinage de l’entrée 45 du collecteur d’admission 3 produit une aspiration de l’air dans le circuit de refroidissement 41,42.

On pourra en outre, prévoir un critère dans le procédé de commande consistant à interdire le passage d’air dans le circuit de refroidissement 41,42, lorsqu’une très forte demande de puissance moteur est demandée, afin de ne pas brider le contrôler du véhicule.

Selon une autre alternative, on peut prévoir de contrôler l’ouverture et la fermeture de l’électrovanne 60 en fonction d’une hystérésis calibrée par des valeurs prédéterminées de température de la machine électrique Tce.

Tout en restant dans le périmètre de l’invention, le dispositif de suralimentation en air d’un moteur à combustion interne, peut aussi comprendre un compresseur traditionnel en complément du compresseur électrique 6, chacun fonctionnant préférentiellement en des points distincts de charge du moteur à combustion interne 2.

Le conduit d’alimentation en air refroidi le compresseur électrique 6 est de préférence un piquage réalisé à proximité de l’échangeur 14, voire selon une mode de réalisation, directement compris dans la boîte collectrice de sortie de l’échangeur 14 qui comprend alors une sortie principale 47 d’air et une sortie secondaire par laquelle peut transiter l’air de refroidissement en direction du compresseur électrique 6 ou du dispositif de commande à refroidir. Selon une variante de réalisation non représenté, le moyen de contrôle du débit d’air comprenant la vanne 60 peut être directement intégré dans l’échangeur 14, par exemple par moulage d’une boîte collectrice de sortie.

REVENDICATIONS 1. Dispositif de suralimentation (1) en air d’un moteur à combustion interne (2), comprenant une entrée d’air (5), un compresseur électrique (6) piloté par un dispositif de commande approprié, pour comprimer l’air provenant de l’entrée d’air (5) et un échangeur thermique (14) pour refroidir l’air comprimé issu du compresseur (6), l’air comprimé refroidi s’écoulant vers un collecteur d’admission (3) du moteur à combustion interne (2), caractérisé en ce que ledit dispositif de suralimentation (1) comprenant un circuit de refroidissement (41,42) du compresseur électrique (6) et/ou du dispositif de commande, le circuit de refroidissement (41,42) comportant un conduit d’apport en air (41) au compresseur électrique (6) et/ou au dispositif de commande, s’étendant entre la sortie (47) de l’échangeur thermique (14) et le compresseur électrique (6) et/ou le dispositif de commande, de sorte à pouvoir capter de l’air comprimé refroidi, le circuit de recirculation comprenant en outre un conduit de recirculation (42) de l’air s’étendant entre le compresseur électrique (6) et/ou le dispositif de commande et le voisinage de l’entrée (45) du collecteur d’admission (3). 2. Dispositif de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur électrique (6) comprend une machine électrique (8) installée dans un carter (11 ) et en ce que le circuit de refroidissement (41,42) comprend au moins une partie de l’intérieur du carter (11 ). 3. Dispositif de suralimentation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un boîtier dans lequel sont disposés au moins une électronique de puissance, et en ce que le circuit de refroidissement (41,42) comprend au moins une partie de l’intérieur du boîtier. 4. Dispositif de suralimentation selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce le conduit de recirculation (42) débouche au voisinage de l’entrée (45) du collecteur d’admission (3) de sorte à former une jonction

Claims

orthogonale (48) à la direction de l’écoulement d’air comprimé refroidi au voisinage de ladite jonction (48).
5. Dispositif de suralimentation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un moyen de contrôle (20) de la quantité d’air comprimé refroidi autorisée à circuler dans ledit circuit de refroidissement (41,42).
6. Dispositif de suralimentation selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de contrôle (20) comprend une électrovanne (60).
7. Dispositif de suralimentation selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’électrovanne (60) est disposée dans le circuit de refroidissement (41,42) au voisinage de la sortie (47) de l’échangeur thermique (14).
8. Dispositif de suralimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur électrique (6) comprend des moyens de génération d’un flux d’air forcé au travers du circuit de refroidissement (41,42), lesdits moyen de génération d’un flux d’air forcé étant par exemple des ailettes disposées sur le rotor, lesdites ailettes pouvant être venues de matière du rotor selon un bobinage particulier de ce dernier.
9. Procédé de commande (200) d’un dispositif de suralimentation (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes de : - acquisition (100) d’une valeur représentative de la température du compresseur (Tce) ; - comparaison (101) de ladite valeur représentative de la température du compresseur (Tce) avec au moins une valeur d’activation (T1) ; - détermination d’une valeur d’ouverture du circuit de refroidissement (41,42), - commande (105, 110) du moyen de contrôle (60) en fonction de ladite valeur d’ouverture déterminée de sorte à contrôler la quantité d’air comprimé refroidi autorisée à circuler dans ledit circuit de refroidissement (41, 42).
10. Procédé de commande (200) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes de : - comparaison (107) de ladite valeur représentative de la température du compresseur (Tce) avec au moins une valeur de désactivation (T2) ; - détermination d’une valeur de fermeture du circuit de refroidissement, ladite commande (105, 110) du moyen de contrôle (60) étant en outre fonction de ladite valeur de fermeture déterminée.
11. Procédé de commande (200) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de détermination d’une valeur de gradient de pression associé au circuit de refroidissement (41,42), la commande (105, 110) du moyen de contrôle (60) étant en outre fonction de ladite valeur de gradient de pression, de sorte que lorsque la valeur de gradient de pression est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, le moyen de commande (60) interdise au moins partiellement la circulation d’air comprimé refroidi dans le circuit de refroidissement (41,42).
12. Véhicule automobile comprenant un dispositif de suralimentation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.