FR3055365A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING TWO LIQUID-COOLED EXHAUST MEANS - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un moteur (1) à combustion interne comprenant : -un circuit (3) de refroidissement par liquide de refroidissement, -des premiers moyens de suralimentation en air d'admission de ce moteur (1), le circuit (3) de refroidissement comprenant une première branche (B1) de refroidissement des premiers moyens de suralimentation en air, une seconde branche (B2) formant avec la première branche (B1) une fourche (F) en amont, relativement au sens (7) de circulation du liquide de refroidissement, des premiers moyens de suralimentation, caractérisé en ce que la seconde branche (B2) comprend des seconds moyens de suralimentation en air d'admission du moteur (1).The invention relates to an internal combustion engine (1) comprising: a coolant cooling circuit (3), the first intake air supercharging means of the engine (1), the circuit (3). cooling device comprising a first branch (B1) for cooling the first air supercharging means, a second branch (B2) forming with the first branch (B1) a fork (F) upstream relative to the direction (7) of circulation of the coolant, first supercharging means, characterized in that the second branch (B2) comprises second intake air supercharging means of the engine (1).

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extensionExtension request (s)

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Agent (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Public limited company.

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPRENANT DEUX MOYENS DE SURALIMENTATION REFROIDIS PAR LIQUIDE.INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING TWO LIQUID COOLED SUPPLY MEANS.

FR 3 055 365 - A1 (5Z) L'invention concerne un moteur (1) à combustion interne comprenant:FR 3 055 365 - A1 (5Z) The invention relates to an internal combustion engine (1) comprising:

-un circuit (3) de refroidissement par liquide de refroidissement,-a cooling liquid cooling circuit (3),

-des premiers moyens de suralimentation en air d'admission de ce moteur (1), le circuit (3) de refroidissement comprenant une première branche (B1) de refroidissement des premiers moyens de suralimentation en air, une seconde branche (B2) formant avec la première branche (B1) une fourche (F) en amont, relativement au sens (7) de circulation du liquide de refroidissement, des premiers moyens de suralimentation, caractérisé en ce que la seconde branche (B2) comprend des seconds moyens de suralimentation en air d'admission du moteur (1).first means for supercharging the intake air of this engine (1), the cooling circuit (3) comprising a first branch (B1) for cooling the first air supercharging means, a second branch (B2) forming with the first branch (B1) a fork (F) upstream, relative to the direction (7) of circulation of the coolant, the first supercharging means, characterized in that the second branch (B2) comprises second supercharging means engine intake air (1).

Figure FR3055365A1_D0001
Figure FR3055365A1_D0002

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPRENANT DEUX MOYENS DE SURALIMENTATION REFROIDIS PAR LIQUIDEINTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING TWO LIQUID COOLED SUPPLY MEANS

La présente invention se rapporte au refroidissement des moyens de suralimentation en air des moteurs à combustion interne.The present invention relates to the cooling of the air supercharging means of internal combustion engines.

Sur certains moteurs à combustion interne équipés de turbocompresseur, ce dernier peut être refroidi par un circuit de refroidissement intégré pour aider le refroidissement des roulements et de l'huile moteur. Un tel turbocompresseur est connu par exemple du document FR2925116.On some internal combustion engines equipped with a turbocharger, the latter can be cooled by an integrated cooling circuit to help cool the bearings and engine oil. Such a turbocharger is known for example from document FR2925116.

Par ailleurs, on connaît également du document W0200511391 un circuit de refroidissement par le liquide de refroidissement du moteur d’un turbocompresseur assisté électriquement. Un tel turbocompresseur permet d’obtenir de la puissance à hauts régimes et par l’assistance électrique de maintenir un couple important à bas régime. Le Circuit de refroidissement assure à la fois le refroidissement de la machine électrique et de la partie mécanique du turbocompresseur, cependant un tel turbocompresseur est un objet complexe. Il existe donc un besoin pour une architecture de moteur à suralimentation refroidi par liquide de refroidissement plus simple permettant d’obtenir de la puissance à hauts régimes en maintenant un couple important à bas régime.Furthermore, document W0200511391 also discloses a cooling circuit by the coolant of the engine of an electrically assisted turbocharger. Such a turbocharger makes it possible to obtain power at high revs and by electric assistance to maintain a significant torque at low revs. The cooling circuit ensures both the cooling of the electric machine and the mechanical part of the turbocharger, however such a turbocharger is a complex object. There is therefore a need for a simpler architecture of a supercharged engine cooled by coolant making it possible to obtain power at high revs while maintaining a significant torque at low revs.

Pour répondre à ce besoin, il est prévu selon l’invention un moteur à combustion interne comprenant :To meet this need, an internal combustion engine is provided according to the invention comprising:

-un circuit de refroidissement par liquide de refroidissement,-a cooling circuit by coolant,

-des premiers moyens de suralimentation en air d’admission de ce moteur, le circuit de refroidissement comprenant une première branche de refroidissement des premiers moyens de suralimentation en air, une seconde branche formant avec la première branche une fourche en amont, relativement au sens de circulation du liquide de refroidissement, des premiers moyens de suralimentation, caractérisé en ce que la seconde branche comprend des seconds moyens de suralimentation en air d’admission du moteur.first means for supercharging the intake air of this engine, the cooling circuit comprising a first branch for cooling the first air supercharging means, a second branch forming with the first branch a fork upstream, relative to the direction of circulation of coolant, first supercharging means, characterized in that the second branch comprises second means for supercharging the intake air of the engine.

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :Various additional characteristics can be provided, alone or in combination:

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :Various additional characteristics can be provided, alone or in combination:

Dans une variante, le moteur comprend une pompe électrique disposée immédiatement en amont de la fourche pour l’alimentation des deux branches en liquide de refroidissement.In a variant, the motor comprises an electric pump arranged immediately upstream of the fork for supplying the two branches with coolant.

Dans une variante, le moteur comprend un échangeur de chaleur en amont de la fourche.Alternatively, the engine includes a heat exchanger upstream of the fork.

Dans une variante, l’échangeur de chaleur est un échangeur entre le liquide de refroidissement et l’huile de lubrification que comprend le moteur.Alternatively, the heat exchanger is an exchanger between the coolant and the lubricating oil that the engine includes.

Dans une variante, le moteur comprend une vanne trois voies au niveau de la fourche agencée de sorte que dans une première position cette vanne autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la première branche et que dans une seconde position cette vanne autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la seconde branche.In a variant, the motor comprises a three-way valve at the fork arranged so that in a first position this valve allows the passage of the coolant only in the first branch and that in a second position this valve allows the passage of the coolant only in the second branch.

Dans une variante, la vanne comprend entre la première et la seconde position au moins une position intermédiaire pour laquelle la vanne autorise le passage du liquide de refroidissement dans les deux branches.In a variant, the valve comprises between the first and the second position at least one intermediate position for which the valve allows the passage of the coolant in the two branches.

Dans une variante, les premiers moyens de suralimentation en air sont un turbocompresseur mécanique et les seconds moyens de suralimentation en air sont un compresseur électrique destiné à assister le turbocompresseur à bas régime moteur.In a variant, the first air supercharging means are a mechanical turbocharger and the second air supercharging means are an electric compressor intended to assist the turbocharger at low engine speed.

L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne selon l’une des variantes précédemment décrites.The invention also relates to a motor vehicle comprising an internal combustion engine according to one of the variants described above.

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 :Other particularities and advantages will appear on reading the description below of a particular embodiment, without limitation of the invention, made with reference to the figures in which:

- La figure 1 est une représentation schématique d’un mode de réalisation préféré de l’invention.- Figure 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the invention.

- La figure 2 est une représentation schématique d’une première position de la vanne trois voies.- Figure 2 is a schematic representation of a first position of the three-way valve.

- La figure 3 est une représentation schématique d’une seconde position de la vanne trois voies.- Figure 3 is a schematic representation of a second position of the three-way valve.

- La figure 4 est une représentation schématique d’une position intermédiaire entre la première et la seconde position.- Figure 4 is a schematic representation of an intermediate position between the first and the second position.

La figure 1 présente un mode préféré de l’invention. Sur la figure 1 est présenté un moteur 1 à combustion interne qui peut être un moteur à allumage commandé ou à allumage par compression. L’invention est plus appropriée moteur à allumage commandé à essence en raison des températures plus élevées deq gaz d’échappement que pour les moteurs Diesel. Un tel moteur 1 à combustion interne peut équiper un véhicule automobile. Le moteur 1 à combustion interne comprend un bloc-moteur 2 et un circuit 3 de refroidissement dans lequel circule un liquide de refroidissement. Une partie du circuit de refroidissement, non représentée, traverse le bloc moteur 2 pour son refroidissement.Figure 1 shows a preferred embodiment of the invention. In FIG. 1 is presented an internal combustion engine 1 which can be a spark-ignition or compression-ignition engine. The invention is more suitable for a gasoline ignition engine due to the higher exhaust gas temperatures than for diesel engines. Such an internal combustion engine 1 can equip a motor vehicle. The internal combustion engine 1 comprises an engine block 2 and a cooling circuit 3 in which a coolant circulates. Part of the cooling circuit, not shown, passes through the engine block 2 for cooling.

Le moteur 1 à combustion interne comprend encore des premiers moyens de suralimentation en air d’admission. Ces premiers moyens de suralimentation en air d’admission sont de préférence un turbocompresseur 4 mécanique dont la partie compresseur disposée dans la ligne d’admission d’air est entraînée par une turbine disposée dans la ligne d’échappement.The internal combustion engine 1 also comprises first means for supercharging the intake air. These first means for supercharging the intake air are preferably a mechanical turbocharger 4, the compressor part of which is arranged in the air intake line is driven by a turbine arranged in the exhaust line.

Le circuit 3 de refroidissement comprend encore une première branche, B1, de refroidissement du turbocompresseur 4 ainsi qu’une seconde branche, B2 comprend des seconds moyens de suralimentation en air d’admission du moteur 1. Ces seconds moyens de suralimentation en air d’admission sont de préférence un compresseur 5 électrique destiné à assister la suralimentation du turbocompresseur 4 à bas régime moteur. Dans notre contexte, on entend par bas régime moteur une plage de régime moteur comprise entre 1000 et 2000 tr/ min.The cooling circuit 3 further comprises a first branch, B1, for cooling the turbocharger 4 as well as a second branch, B2 comprises second means for supercharging the intake air of the engine 1. These second means for supercharging the air intake are preferably an electric compressor 5 intended to assist the supercharging of the turbocharger 4 at low engine speed. In our context, low engine speed means an engine speed range between 1000 and 2000 rpm.

Le circuit 3 de refroidissement forme une fourche, F, en amont, relativement au sens 6 de circulation du liquide de refroidissement ce circuit, à partir de laquelle la première branche B1 et la seconde branche B2 démarrent.The cooling circuit 3 forms a fork, F, upstream, relative to the direction 6 of circulation of the coolant this circuit, from which the first branch B1 and the second branch B2 start.

La première branche, B1, de refroidissement du turbocompresseur 4 entre par une entrée 7 et ressort par une sortie 8 aménagées dans le turbocompresseur 4.The first branch, B1, for cooling the turbocharger 4 enters through an inlet 7 and exits through an outlet 8 arranged in the turbocharger 4.

La seconde branche, B2, de refroidissement du compresseur 5 électrique entre par une entrée 9 et ressort par une sortie 10 aménagées dans le compresseur 5 électrique.The second branch, B2, for cooling the electric compressor 5 enters through an inlet 9 and exits through an outlet 10 arranged in the electric compressor 5.

Dans ce mode de réalisation, le moteur comprend encore une vanne 11 trois voies au niveau de la fourche F pour le dosage des débits entre les deux branches. Cette vanne 11 est agencée de sorte que dans une première position la vanne 11 autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la première branche B1 (cf. figure 2). Cette position peut être décidée s’il est jugé que le refroidissement du compresseur 5 électrique n’est pas nécessaire, par exemple parce ce qu’il est non actif et en arrêt depuis un temps suffisant, et que le turbocompresseur 4 a besoin d’être refroidi.In this embodiment, the engine also comprises a three-way valve 11 at the level of the fork F for metering the flow rates between the two branches. This valve 11 is arranged so that in a first position the valve 11 authorizes the passage of the coolant only in the first branch B1 (cf. FIG. 2). This position can be decided if it is judged that the cooling of the electric compressor 5 is not necessary, for example because it is inactive and stopped for a sufficient time, and that the turbocharger 4 needs be cooled.

Cette vanne 11 est également agencée de sorte que dans une seconde position la vanne 11 autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la seconde branche B2 (cf. figure 3). Cette position peut être décidée s’il est jugé que le refroidissement du compresseur 5 électrique est requis tandis que le turbocompresseur 4 n’a pas besoin d’être refroidi.This valve 11 is also arranged so that in a second position the valve 11 allows the passage of the coolant only in the second branch B2 (cf. FIG. 3). This position can be decided if it is judged that the cooling of the electric compressor 5 is required while the turbocharger 4 does not need to be cooled.

On peut également prévoir que la vanne 11 trois voies soit agencées de sorte que entre la première et la seconde position, il existe au moins une position intermédiaire pour laquelle la vanne 11 autorise le passage du liquide de refroidissement dans les deux branches B1, B2. Cet agencement autorise une modulation des débits de liquide de refroidissement entre les deux branches B1, B2. On peut prévoir une régulation des débits de liquide de refroidissement entre les deux branches B1, B2 en fonction des besoins du turbocompresseur 4 et du compresseur électrique 5. La vanne 11 trois voies peut être une vanne à commande électrique.Provision may also be made for the three-way valve 11 to be arranged so that between the first and second positions, there is at least one intermediate position for which the valve 11 allows the coolant to pass through the two branches B1, B2. This arrangement allows modulation of the coolant flow rates between the two branches B1, B2. It is possible to provide for regulation of the coolant flow rates between the two branches B1, B2 according to the needs of the turbocharger 4 and of the electric compressor 5. The three-way valve 11 can be an electrically controlled valve.

Comme illustré en figure 1, le moteur 1 comprend une pompe 12 électrique disposée dans le circuit 3 de refroidissement, pour des raisons de compacité, de préférence immédiatement en amont de la fourche F pour l’alimentation des branches B1, B2 en liquide de refroidissement. On peut prévoir une régulation du fonctionnement de la pompe électrique en fonction des besoins en liquide de refroidissement du turbocompresseur 4 et du compresseur électrique 5. La pompe 12 électrique peut être fixée au bloc-moteur 2. Cette pompe 12 électrique est à distinguer de la pompe à liquide de refroidissement que le moteur 1 comprend, classiquement désignée pompe à eau, qui est dimensionnée assurer le débit de l’ensemble du circuit 3 de refroidissement, tandis que la pompe 12 électrique est dimensionnée pour assurer seulement le débit de refroidissement du turbocompresseur 4 et du compresseur électrique 5.As illustrated in FIG. 1, the motor 1 comprises an electric pump 12 placed in the cooling circuit 3, for reasons of compactness, preferably immediately upstream of the fork F for the supply of the branches B1, B2 with coolant . It is possible to provide for regulation of the operation of the electric pump as a function of the coolant requirements of the turbocharger 4 and of the electric compressor 5. The electric pump 12 can be fixed to the engine block 2. This electric pump 12 is to be distinguished from coolant pump that the engine 1 comprises, conventionally designated water pump, which is dimensioned to ensure the flow of the entire cooling circuit 3, while the electric pump 12 is dimensioned to ensure only the cooling flow of the turbocharger 4 and the electric compressor 5.

On peut prévoir un échangeur 13 de chaleur. Cet échangeur peut être un échangeur entre le liquide de refroidissement et l’huile de lubrification du moteur 1, pour le refroidissement de celle-ci. L’échangeur 13 de chaleur peut être fixé au bloc-moteur 2.One can provide a heat exchanger 13. This exchanger can be an exchanger between the coolant and the lubricating oil of the engine 1, for cooling the latter. The heat exchanger 13 can be fixed to the engine block 2.

Le pilotage du fonctionnement de la vanne 11 trois voies, du compresseur électrique 5 et de la pompe 12 électrique peut être réalisé par un calculateur électronique, non représenté, comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire et des moyens de commande requis pour leur fonctionnement.The operation of the three-way valve 11, the electric compressor 5 and the electric pump 12 can be controlled by an electronic computer, not shown, comprising the means of acquisition, of processing by software instructions stored in a memory and of control means required for their operation.

L’invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit. En variante, la vanne 11 trois voies peut être supprimée, la répartition des débits entre les deux branches B1, B2 étant prédéterminée par conception.The invention is not limited to the embodiment described. Alternatively, the three-way valve 11 can be omitted, the distribution of the flow rates between the two branches B1, B2 being predetermined by design.

Grâce à l’invention, une seule pompe électrique et un seul échangeur permettent de refroidir à la fois le compresseur électrique et le turbocompresseur. L’invention présente donc l’avantage de réduire l’encombrement pour l’implantation d’un compresseur électrique et d’en réduire le coût relativement à un circuit de refroidissement complet par compresseur qui comprendrait pour une pompe, un échangeur et des durites dédiées.Thanks to the invention, a single electric pump and a single exchanger make it possible to cool both the electric compressor and the turbocharger. The invention therefore has the advantage of reducing the size for the installation of an electric compressor and reducing the cost thereof relative to a complete cooling circuit per compressor which would include for a pump, an exchanger and dedicated hoses .

Claims (8)

RevendicationsClaims 1. Moteur (1 ) à combustion interne comprenant :1. Internal combustion engine (1) comprising: un circuit (3) de refroidissement par liquide de refroidissement, des premiers moyens de suralimentation en air d’admission de ce moteur (1), le circuit (3) de refroidissement comprenant une première branche (B1) de refroidissement des premiers moyens de suralimentation en air, une seconde branche (B2) formant avec la première branche (B1) une fourche (F) en amont, relativement au sens (7) de circulation du liquide de refroidissement, des premiers moyens de suralimentation, caractérisé en ce que la seconde branche (B2) comprend des seconds moyens de suralimentation en air d’admission du moteur (1).a cooling liquid cooling circuit (3), first means for supercharging the intake air of this engine (1), the cooling circuit (3) comprising a first branch (B1) for cooling the first supercharging means in air, a second branch (B2) forming with the first branch (B1) a fork (F) upstream, relative to the direction (7) of circulation of the coolant, of the first supercharging means, characterized in that the second branch (B2) comprises second means for boosting the intake air of the engine (1). 2. Moteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une pompe (12) électrique disposée immédiatement en amont de la fourche (F) pour l’alimentation des deux branches (B1, B2) en liquide de refroidissement.2. Motor (1) according to claim 1, characterized in that it comprises an electric pump (12) disposed immediately upstream of the fork (F) for supplying the two branches (B1, B2) with coolant . 3. Moteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un échangeur (13) de chaleur en amont de la fourche (F).3. Motor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a heat exchanger (13) upstream from the fork (F). 4. Moteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’échangeur (13) de chaleur est un échangeur entre le liquide de refroidissement et l’huile de lubrification que comprend le moteur (1).4. Engine (1) according to claim 3, characterized in that the heat exchanger (13) is an exchanger between the coolant and the lubricating oil that the engine (1) comprises. 5. Moteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une vanne (11) trois voies au niveau de la fourche (F) agencée de sorte que dans une première position cette vanne (11) autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la première branche (B1) et que dans une seconde position cette vanne (11) autorise le passage du liquide de refroidissement uniquement dans la seconde branche (B2).5. Motor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a three-way valve (11) at the level of the fork (F) arranged so that in a first position this valve (11) allows the passage of coolant only in the first branch (B1) and that in a second position this valve (11) allows the passage of coolant only in the second branch (B2). 6. Moteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vanne (11) comprend entre la première et la seconde position au moins une position intermédiaire pour laquelle la vanne (11) autorise le passage du liquide de refroidissement dans les deux branches (B1, B2).6. Engine (1) according to claim 5, characterized in that the valve (11) comprises between the first and the second position at least one intermediate position for which the valve (11) allows the passage of the coolant in the two branches (B1, B2). 7. Moteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens de suralimentation en air sont un turbocompresseur (4) mécanique et les seconds moyens de suralimentation en air sont un compresseur (5) électrique destiné à assister le turbocompresseur (4) à bas régime moteur.7. Motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first air supercharging means are a mechanical turbocharger (4) and the second air supercharging means are an electric compressor (5) intended to assist the turbocharger (4) at low engine speed. 8. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un moteur (1) à combustion interne selon l’une des revendications précédentes.8. Motor vehicle characterized in that it comprises an internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims. 1/11/1 12^. I I 12 ^. I I ( 11 (11
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