FR3067403A1

FR3067403A1 - Reserve de couple pour un groupe motopropulseur turbocompresse avec compresseur auxiliaire

Info

Publication number: FR3067403A1
Application number: FR1755268A
Authority: FR
Inventors: Jean Novati
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-12-14
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: FR3067403B1

Abstract

L invention concerne un procédé de création et d utilisation d une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur présentant un compresseur (8) d un turbocompresseur (4, 8) et un compresseur auxiliaire (9) dans une ligne d admission (11) d air d un moteur (1) thermique, le groupe fonctionnant sélectivement dans des phases de fonctionnement atmosphérique et de suralimentation. La réserve de couple moteur est utilisée en début de phase de suralimentation et consiste en une réserve d air sous pression préalablement créée puis maintenue fermée dans une partie de la ligne d admission (11) en entrée du moteur thermique (1) pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique par une activation du compresseur auxiliaire (9), cette réserve d air étant libérée en entrée du moteur thermique (1) en début de phase de suralimentation.

Description

Ny RESERVE DE COUPLE POUR UN GROUPE MOTOPROPULSEUR TURBOCOMPRESSE AVEC COMPRESSEUR AUXILIAIRE.

FR 3 067 403 - A1 _ L'invention concerne un procédé de création et d'utilisation d'une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur présentant un compresseur (8) d'un turbocompresseur (4, 8) et un compresseur auxiliaire (9) dans une ligne d'admission (11) d'air d'un moteur (1) thermique, le groupe fonctionnant sélectivement dans des phases de fonctionnement atmosphérique et de suralimentation. La réserve de couple moteur est utilisée en début de phase de suralimentation et consiste en une réserve d'air sous pression préalablement créée puis maintenue fermée dans une partie de la ligne d'admission (11) en entrée du moteur thermique (1) pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique par une activation du compresseur auxiliaire (9), cette réserve d'air étant libérée en entrée du moteur thermique (1) en début de phase de suralimentation.

RESERVE DE COUPLE POUR UN GROUPE MOTOPROPULSEUR TURBOCOMPRESSE AVEC COMPRESSEUR AUXILIAIRE [0001] La présente invention concerne une réserve de couple pour un groupe motopropulseur turbocompressé par un compresseur auxiliaire. La présente invention s’applique plus particulièrement pour les moteurs thermiques à essence turbocompressés équipés d’un compresseur auxiliaire, avantageusement un compresseur électrique.

[0002] Comme il est montré à la figure 1 qui illustre un groupe motopropulseur du type à suralimentation selon l’état de la technique, cet ensemble comprend un moteur 1 associé à une turbine 4 et un compresseur 8 formant un turbocompresseur 4, 8. La turbine 4 est disposée en aval d’un collecteur d’échappement 3 à la sortie du moteur 1 dans une ligne d’échappement 4 tandis que le compresseur 8 est disposé en amont d’un collecteur d’admission d’air 2 ou répartiteur d’admission d’air au moteur 1 dans une ligne d’admission 11 d’air du moteur 1.

[0003] La turbine 4 comprend une roue de turbine récupérant au moins partiellement une énergie cinétique créée dans les gaz d’échappement la traversant. La turbine 4 entraîne le compresseur 8 en étant solidaire de celui-ci par un axe, le compresseur 8 étant traversé par de l’air frais destiné à alimenter en air le moteur 1, air que le compresseur 8 comprime.

[0004] En amont du compresseur 8 du turbocompresseur 4, 8 se trouve un filtre à air 10 et en aval du compresseur 8, l’air qui est alors dénommé air de suralimentation est amené vers un refroidisseur d’air de suralimentation 7 pour refroidir l’air sortant du compresseur 8. Sur la ligne d’admission 11 d’air peut aussi être positionnée une vanne papillon 6 régulant le débit d’air dans le collecteur d’admission d’air 2 ou répartiteur du moteur 1 formant l’entrée d’air du moteur 1.

[0005] Le groupe motopropulseur comprend un compresseur auxiliaire 9, avantageusement un compresseur électrique. Ce compresseur auxiliaire 9 peut être associé au compresseur 8 du turbocompresseur 4, 8 pour renforcer son action. C’est ce compresseur auxiliaire 9 qui sert à créer une surpression de durée limitée pour l’air en entrée d’air du moteur 1.

[0006] Il peut exister une branche de dérivation 12 entourant une branche principale de la ligne d’admission 11 d’air intégrant le compresseur auxiliaire 9. Une vanne de dérivation 13 passive, notamment un clapet anti-retour évite de refouler de l’air vers le filtre à air 10 lorsque le compresseur auxiliaire 9 est activé. Le compresseur auxiliaire 9 et la vanne papillon 6 de l’air admis sont pilotés via un calculateur d’une unité de commande du groupe motopropulseur.

[0007] Lors des phases de fonctionnement du moteur thermique durant une phase atmosphérique, c’est-à-dire sans fonctionnement du turbocompresseur, la vanne papillon de l’air admis vient obturer partiellement l’air d’admission afin de créer une dépression dans le collecteur d’admission du moteur thermique. Dans cette phase de vie, la suralimentation générée par le compresseur du turbocompresseur en amont de la vanne papillon est négligeable. La pression en amont de la vanne papillon est donc proche de la pression ambiante, soit 100.000 Pascals ou 1 bar au niveau de la mer.

[0008] Lors d’une demande d’accélération du conducteur, la vanne papillon va s’ouvrir complètement pour laisser entrer la quantité d’air maximale dans la chambre de combustion et commencer une phase de suralimentation débutant par une phase transitoire. Cependant, au début de la phase transitoire, par exemple autour de 400 millisecondes, la pression dans le collecteur d’admission devient égale à la pression amont papillon soit 100.000 Pascals ou 1 bar. Ceci délivre un couple qui est dénommé « couple instantané ». Le couple va alors augmenter en partant de ce couple instantané jusqu’à rejoindre le couple de pleine charge atteint avec la pleine phase de suralimentation au voisinage de 300.000 Pascals ou 3 bars.

[0009] Pendant toute cette durée, le couple moteur va être inférieur à la demande du conducteur, ce qui peut entraîner une gêne. Ce retard est lié à l’inertie du système de suralimentation de par la montée en vitesse du turbocompresseur. Ce retard est fréquemment dénommé décalage en retard du turbocompresseur, aussi connu sous la dénomination anglo-saxonne de « turbo-lag ». Ce retard sur le temps de réponse en couple est d’autant plus marqué que le régime moteur est bas.

[0010] Il est connu d’utiliser un compresseur auxiliaire au compresseur du turbocompresseur, avantageusement un compresseur auxiliaire électrique en début de phase transitoire avant la pleine obtention de la phase de suralimentation. Le compresseur auxiliaire électrique permet d’améliorer le temps de réponse en couple en s’activant dès le début de l’accélération. En apportant un complément de suralimentation très rapidement, notamment en moins de 350 millisecondes en aide au compresseur du turbocompresseur, le compresseur auxiliaire électrique permet de réduire le temps de réponse global du système de suralimentation.

[0011] Cependant, il reste toujours un retard perceptible par le conducteur entre le moment où il appuie sur la pédale d’accélérateur et le moment où le couple de pleine charge est atteint, même avec l’aide d’un compresseur auxiliaire au compresseur du turbocompresseur.

[0012] Ceci est montré à la figure 3 qui montre deux courbes de couple C en fonction du temps selon l’état de la technique dans un groupe motopropulseur conforme à la figure 1, lors d’une phase transitoire précédant une phase de suralimentation. La première courbe identifiable par des cercles représente un couple sans assistance de courbe Cna et la deuxième courbe avec des carrés représente un couple avec activation du compresseur auxiliaire Ca. Le couple instantané précédemment mentionné est référencé Cinst en étant pour une obtention de 50% de couple.

[0013] Le temps de réponse trép à 100% de couple pour la deuxième courbe Ca est identifié et est à comparer avec le temps de réponse pour la courbe Cna non identifié à la figure 3 mais se trouvant dans le prolongement horizontal du temps de réponse trép pour la deuxième courbe Ca jusqu’à l’intersection avec la première courbe Cna. Un gain de temps Gtrép est illustré à la figure 3 mais est encore insuffisant.

[0014] Le document FR-A-3 042 222 décrit un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique, un système d'admission destiné à apporter de l'air au moteur et comportant un compresseur auxiliaire électrique, une dérivation du compresseur auxiliaire et une vanne de dérivation du compresseur auxiliaire placée sur la dérivation du compresseur électrique. Le groupe motopropulseur comprend un système de pilotage destiné à obtenir une consigne de suralimentation du moteur, et, en réponse à la consigne de suralimentation du moteur, à piloter le système d'admission pour que ce dernier apporte au moteur de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

[0015] Le système de pilotage est en outre destiné à fermer la vanne de dérivation du compresseur auxiliaire en l'absence de consigne de suralimentation. Le système de pilotage est destiné à obtenir une consigne de pression d'air en entrée du moteur et à considérer l'absence de consigne de suralimentation lorsque la consigne de pression est inférieure ou égale à un seuil, ce seuil étant inférieur ou égal à la pression de suralimentation naturelle du moteur. Ce document ne traite cependant pas de comment faire monter la pression d’air admis dans une phase transitoire précédant une phase de suralimentation.

[0016] Le problème à la base de l’invention est, dans une ligne d’admission d’air d’un moteur thermique turbocompressé, la ligne comprenant un compresseur de turbocompresseur ainsi qu’un compresseur auxiliaire, de réaliser une réserve de couple permettant de compenser un couple plus faible qu’une consigne de couple en début de phase transitoire précédant une phase de suralimentation du moteur thermique.

[0017] A cet effet, la présente invention concerne un procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur présentant un compresseur d’un turbocompresseur et un compresseur auxiliaire dans une ligne d’admission d’air d’un moteur thermique, le groupe fonctionnant, d’une part, dans une phase de fonctionnement atmosphérique dans laquelle le turbocompresseur est inopérant et, d’autre part, dans une phase de fonctionnement de suralimentation dans laquelle le turbocompresseur et le compresseur auxiliaire sont actifs lors d’une émission d’une demande de couple moteur émise, caractérisé en ce que la réserve de couple moteur est utilisée en début de phase de suralimentation et consiste en une réserve d’air sous pression préalablement créée puis maintenue fermée dans une partie de la ligne d’admission en entrée du moteur thermique pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique par une activation du compresseur auxiliaire, cette réserve d’air étant libérée en entrée du moteur en début de phase de suralimentation.

[0018] Pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique signifie que la réserve d’air peut ne pas être constituée pendant toute la phase de fonctionnement atmosphérique ni pendant toutes les phases atmosphériques se produisant mais peut se faire pour certaines de ces phases atmosphériques sans que la réserve soit réalisée pendant toute une phase atmosphérique complète.

[0019] En effet, mettre en oeuvre le procédé pour toutes les phases atmosphériques n’est pas nécessaire et de plus coûteux du fait de l’utilisation du compresseur auxiliaire mais cette mise en oeuvre est fortement souhaitable lors d’une conduite sportive et/ou dans certaines conditions de roulage. C’est le conducteur qui peut décider de la mise en oeuvre du procédé selon l’invention en affichant son intérêt pour une conduite sportive par un moyen quelconque de communication avec une unité de commande du groupe motopropulseur.

[0020] Ainsi, c’est par exemple le conducteur qui peut choisir de mettre ou non en oeuvre la constitution d’une réserve d’air pendant une phase atmosphérique prédéterminée ou pendant une série de phases atmosphériques successives avec des phases de suralimentation intercalées entre les phases atmosphériques.

[0021] En alternative, c’est une unité de commande du groupe motopropulseur qui peut, elle-même, mettre en oeuvre le procédé selon certaines conditions de roulage. Par exemple, quand une ou des accélérations à bas régime sont susceptibles de survenir, l’unité de commande du groupe motopropulseur peut essayer de compenser le manque de couple moteur au début de ces accélérations à bas régime par une création préalable d’une réserve d’air dans la ligne d’admission d’air du groupe motopropulseur pour permettre une réserve de couple utilisable lors d’une accélération à bas régime par libération de l’air sous pression vers l’entrée du moteur thermique. Des accélérations à bas régime peuvent être anticipées suivant un profil de roulage propre à un conducteur. Il peut en effet être détecté par expérience par l’unité de commande un profil spécifique de conducteur roulant en sous régime, auquel un tel profil requiert la mise en oeuvre du procédé lors de reprise d’accélération en bas régime.

[0022] Le procédé de la présente invention permet d’améliorer le temps de réponse en couple en phase transitoire en utilisant une stratégie innovante de pilotage du compresseur électrique. Le compresseur auxiliaire est activé lorsque le moteur fonctionne en phase atmosphérique pour augmenter la pression en amont de l’entrée du moteur. Le couple instantané et par conséquent le temps de réponse en couple du moteur sera ainsi réduit lors de la demande d’accélération suivante.

[0023] Dans le procédé selon la présente invention, le compresseur auxiliaire est activé lorsque le moteur thermique fonctionne en phase atmosphérique. Ainsi, la pression d’air en amont de l’entrée du moteur thermique est augmentée. Cela va avoir pour effet d’augmenter la pression au niveau du collecteur d’admission du moteur au début de la prochaine demande d’accélération. Comme la plupart des compresseurs auxiliaires sont électriques et permettent d’augmenter cette pression de l’ordre de 50.000 Pascals ou 500 mbars, la pression « instantanée >> à l’ouverture d’un moyen d’obturation en entrée du moteur thermique va ainsi être augmentée. Le couple moteur sera donc lui aussi augmenté puisqu’il est à l’ordre un proportionnel à cette pression.

[0024] La phase de montée en couple en début de phase de suralimentation qui succédera sera donc elle aussi plus dynamique car le débit de gaz à la turbine au début de la phase transitoire sera plus important. Le turbocompresseur va donc monter plus rapidement en vitesse. Le temps de réponse globale du moteur thermique sera donc réduit significativement.

[0025] Avantageusement, dès qu’une demande de couple nécessitant une activation du turbocompresseur est détectée pour le groupe motopropulseur, le régime moteur étant inférieur à un premier seuil de régime prédéterminé, le maintien fermé de la réserve d’air sous pression cesse et l’air sous pression alimente l’entrée du moteur thermique.

[0026] Avantageusement, il est retourné au maintien fermé de la réserve d’air sous pression dès qu’un seuil de pression prédéterminé d’établissement de suralimentation est atteint ou dès qu’un deuxième seuil de régime moteur supérieur au premier seuil est dépassé. Il serait en effet inutile de dépenser de l’énergie consommée par le compresseur auxiliaire pour des cas où la mise en œuvre du procédé selon l’invention n’apporte aucun avantage, par exemple pour une phase de suralimentation arrivée à maturité ou pour des régimes moteurs non critiques car plus élevés.

[0027] L’invention concerne un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique avec une entrée d’air dans laquelle débouche une ligne d’admission d’air, le groupe motopropulseur comportant un turbocompresseur comprenant une turbine et un compresseur d’air intégré dans la ligne d’admission d’air, la ligne d’admission comprenant aussi un compresseur auxiliaire de surpression d’air, le groupe motopropulseur mettant en œuvre un procédé de création et d’utilisation d’une telle réserve de couple en comprenant une unité de commande pilotant des phases de fonctionnement respectivement atmosphérique et de suralimentation, caractérisé en ce qu’une partie de la ligne d’admission sert de compartiment de réserve d’air sous pression augmentée, ce compartiment étant disposé entre le compresseur auxiliaire et un moyen d’obturation de la ligne d’admission d’air en entrée du moteur, l’unité de commande comprenant des moyens d’activation du compresseur auxiliaire pendant ladite au moins une portion de phase atmosphérique pour l’alimentation en air sous pression du compartiment de réserve d’air et des moyens de commande du moyen d’obturation pour effectuer sélectivement la fermeture du compartiment lors de ladite au moins une portion de phase atmosphérique et l’ouverture du compartiment en début de phase de suralimentation.

[0028] Un tel groupe motopropulseur n’a aucun impact sur le coût de fabrication, étant donné qu’il ne nécessite l’ajout d’aucun élément additionnel comme un ou des capteurs et/ou un ou des actionneurs supplémentaires.

[0029] Avantageusement, le moyen d’obturation est une vanne papillon intégrée dans la ligne d’admission d’air en aval d’un collecteur d’admission en entrée du moteur thermique.

[0030] Avantageusement, la pression d’air prédéterminée dans ladite au moins une partie de la ligne d’admission d’air atteint 150.000 Pascals ou 1,5 bar pour une pression dans le collecteur d’admission de 30.000 Pascals ou 0,3 bar.

[0031] Avantageusement, ladite au moins une partie de la ligne d’admission servant de compartiment de réserve d’air sous pression augmentée est ladite au moins une partie de la ligne d’admission d’air reliant directement l’aval du compresseur auxiliaire à l’amont de la vanne papillon en traversant ou non le compresseur du turbocompresseur.

[0032] Avantageusement, la ligne d’admission d’air comprend une branche de dérivation partant en amont d’une branche principale de ligne d’admission intégrant le compresseur auxiliaire et débouchant dans le compartiment de réserve d’air, la branche de dérivation comprenant une vanne de dérivation maintenue fermée pendant ladite au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique pour une augmentation de la pression dans la ligne d’admission d’air en aval du compresseur auxiliaire, la portion de la branche de dérivation en aval de la vanne complétant le compartiment de réserve d’air.

[0033] L’invention concerne aussi un véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un tel groupe motopropulseur.

[0034] Avantageusement, l’unité de commande du groupe motopropulseur est reliée à un organe de sélection par un conducteur du véhicule en tant que mode atmosphérique soit ladite au moins une portion avec activation du compresseur auxiliaire ou soit une phase atmosphérique sans fonctionnement du turbocompresseur et du compresseur auxiliaire.

[0035] Le procédé selon l’invention a pour inconvénient de consommer un surplus d’énergie électrique pour alimenter le compresseur auxiliaire, lorsque le moteur thermique fonctionne en phase atmosphérique. La mise en oeuvre du procédé pourrait donc être activée sur demande du conducteur pour limiter ses effets sur la consommation du véhicule. La voiture pourrait par exemple être équipée d’un bouton « mode sport >> permettant d’activer la mise en oeuvre du procédé.

[0036] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur turbocompressé comprenant une ligne d’admission d’air en entrée du moteur comprenant un compresseur de turbocompresseur ainsi qu’un compresseur auxiliaire, le groupe motopropulseur étant conforme à l’état de la technique quand la phase du moteur thermique est une phase atmosphérique sans activation du compresseur auxiliaire et sans création d’une réserve d’air sous pression pour une réserve de couple,

- la figure 2 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur turbocompressé comprenant une ligne d’admission d’air en entrée du moteur comprenant un compresseur de turbocompresseur ainsi qu’un compresseur auxiliaire, le groupe motopropulseur étant conforme à la présente invention quand la phase du moteur thermique est une phase atmosphérique transitoire précédent une phase de suralimentation atmosphérique avec activation du compresseur auxiliaire et avec création d’une réserve d’air sous pression pour délivrer une réserve de couple,

- la figure 3 montre deux courbes de couple en fonction du temps selon l’état de la technique dans un groupe motopropulseur conforme à la figure 1, lors d’une phase transitoire précédant une phase de suralimentation, la première courbe représentant un couple sans assistance de courbe et la deuxième représentant un couple avec activation du compresseur auxiliaire,

- la figure 4 montre trois courbes de couple en fonction du temps selon la présente invention dans un groupe motopropulseur conforme à la figure 2, lors d’une phase transitoire précédant une phase de suralimentation, la première courbe représentant un couple sans assistance, la deuxième courbe un couple avec activation du compresseur auxiliaire et la troisième courbe un couple avec activation du compresseur auxiliaire et création d’une réserve de couple avec création d’une réserve d’air sous pression pour délivrer une réserve de couple,

- la figure 5 montre un logigramme correspondant à une forme de réalisation du procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur selon la présente invention.

[0037] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.

[0038] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Dans ce qui va suivre, les termes amont et aval sont à prendre par rapport à un flux d’air circulant dans la ligne d’admission d’air du filtre à air vers l’entrée du moteur.

[0039] Les figures 1 et 3 ont déjà été détaillées dans la partie introductive de la présente demande de brevet. De nombreux éléments de la figure 1 sont repris à la figure 2. On se reportera au texte de la description relatif à la figure 1 pour des références de la figure 2 non explicitées ci-après.

[0040] En se référant à toutes les figures et notamment à la figure 2, la présente invention concerne un procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur. Cette réserve de couple sert à augmenter le couple lors d’une phase transitoire entre une phase de fonctionnement atmosphérique du moteur et une phase de fonctionnement en suralimentation du moteur, le groupe motopropulseur étant turbocompressé. La phase transitoire est considérée comme appartenant à la phase de suralimentation en formant le tout début de cette phase de suralimentation.

[0041] Une phase de fonctionnement atmosphérique correspond à la plage de fonctionnement moteur où un moyen d’obturation 6 en entrée du moteur 1 n’est pas complètement ouvert c’est-à-dire une plage pour laquelle il n’y a pas besoin de suralimenter le moteur 1 pour atteindre une consigne de couple. Cette phase est en général comprise entre 0 et 1.100.000 Pascals ou 11 bars de pression moyenne effective ou PME sur la plupart des moteurs thermiques.

[0042] Le groupe motopropulseur présente un compresseur 8 d’un turbocompresseur 4, 8 et un compresseur auxiliaire 9 de surpression d’air dans une ligne d’admission 11 d’air débouchant à une entrée d’un moteur 1 thermique. A la figure 1, le compresseur auxiliaire 9, avantageusement électrique, est monté en amont du compresseur 4 du turbocompresseur 4, 8 mais le compresseur auxiliaire 9 peut aussi bien être monté ou en aval du compresseur 4 du turbocompresseur 4, 8.

[0043] Classiquement, le groupe motopropulseur fonctionne, d’une part, dans une phase de fonctionnement atmosphérique dans laquelle le turbocompresseur 4, 8 et le compresseur auxiliaire 9 sont inopérants et, d’autre part, dans une phase de fonctionnement de suralimentation dans laquelle le turbocompresseur 4, 8 et le compresseur auxiliaire 9 sont actifs lors d’une émission d’une demande de couple moteur émise. Le groupe motopropulseur comprend une unité de commande pilotant les phases de fonctionnement respectivement atmosphérique et de suralimentation.

[0044] Juste après une émission d’une demande de couple moteur lors d’une phase transitoire pour le passage d’une phase de fonctionnement atmosphérique du moteur à une phase de fonctionnement en suralimentation du moteur, la phase transitoire étant incluse dans la phase de suralimentation au tout début de cette phase, la réserve de couple moteur est utilisée au début de la phase de suralimentation commençant par la phase transitoire.

[0045] La demande de couple moteur est de préférence supérieure à un seuil de passage requis pour la commande du groupe motopropulseur impliquant le passage d’une phase atmosphérique à une phase de suralimentation. Le régime moteur peut aussi être considéré, étant donné que plus le régime moteur est bas lors d’une demande de couple, plus la réserve de couple sera nécessaire.

[0046] Cette réserve de couple est obtenue par une réserve d’air sous pression préalablement créée durant la phase atmosphérique puis maintenue fermée durant cette phase atmosphérique dans une partie de la ligne d’admission 11 en entrée du moteur thermique 1 pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique par une activation du compresseur auxiliaire 9. Cette réserve d’air est libérée en entrée du moteur en début de phase de suralimentation.

[0047] La réserve de couple peut être créée dès qu’une pression en amont de l’entrée du moteur devient par exemple inférieure à 50.000 Pascals ou 500 mbar relatif, ce qui est purement illustratif, cette valeur de pression étant modifiable par calibration. La réserve de couple continue de se créer et se maintient en pression quelque soit la pression atmosphérique. Ceci permet d’améliorer significativement les phases transitoires du moteur thermique lors des roulages du véhicule en altitude.

[0048] La figure 4 est à comparer avec la figure 3 qu’elle reprend en partie pour identifier les avantages procurés par la présente invention. La figure 4 montre trois courbes de couple C en fonction du temps t dans un groupe motopropulseur conforme aux figures 1 et 2, lors d’une phase transitoire précédant une phase de suralimentation. La première courbe identifiable par des cercles représente un couple sans assistance de couple Cna et la deuxième courbe avec des losanges représente un couple avec activation du compresseur auxiliaire Ca.

[0049] Ces courbes Cna et Ca ont été déjà représentées à la figure 3. A la figure 3, la deuxième courbe Ca a été identifiée par des carrés. Ces courbes Cna et Ca sont reprises à la figure 4 à titre de comparaison avec une troisième courbe Car. La troisième courbe Car identifiée par des carrés et obtenue conformément à un procédé selon l’invention représente un couple avec activation du compresseur auxiliaire mais aussi avec la création d’une réserve de couple sous la forme d’une réserve d’air sous pression lors d’une phase atmosphérique précédant la phase de suralimentation. Le couple instantané est référencé Cinst en étant atteint pour une obtention de 50% de couple.

[0050] Le temps de réponse trép à 100% de couple pour la troisième courbe Car est identifié et est à comparer avec les temps de réponse respectifs pour les courbes Ca et Cna non identifiés à la figure 4 mais se trouvant dans le prolongement horizontal du temps de réponse trép pour la troisième deuxième courbe Car jusqu’à l’intersection avec la première courbe Cna ou la deuxième courbe Ca.

[0051] Un gain de temps Gtrépr entre la troisième courbe Car selon l’invention et la première courbe Cna sans aucune assistance est illustré à la figure 4 sous la référence Gtrépr et est à comparer avec le gain de temps Gtrép entre la deuxième courbe Ca avec uniquement utilisation du compresseur auxiliaire sans réserve de couple et la première courbe sans assistance Ca. Il peut être constaté que ce gain de temps est appréciable avec une augmentation d’environ 33% à 50% voire plus du gain de temps Gtrépr par rapport au gain de temps Gtrép.

[0052] Pour le groupe motopropulseur selon l’invention, une partie de la ligne d’admission 11 sert de compartiment 15 de réserve d’air sous pression augmentée. Le compartiment 15 de réserve d’air sous pression augmenté est disposé entre le compresseur auxiliaire 9 et un moyen d’obturation 6 de la ligne d’admission 11 d’air en entrée du moteur 1, avantageusement une vanne papillon 6.

[0053] L’unité de commande comprend des moyens d’activation du compresseur auxiliaire 9 pendant ladite au moins une portion de phase atmosphérique pour l’alimentation en air sous pression du compartiment 15 de réserve d’air. L’unité de commande comporte aussi des moyens de commande du moyen d’obturation 6 pour effectuer sélectivement la fermeture du compartiment 15 lors de ladite au moins une portion de phase atmosphérique et l’ouverture du compartiment 15 en début de phase de suralimentation commençant par une phase transitoire.

[0054] Ladite au moins une partie de la ligne d’admission 11 servant de compartiment 15 de réserve d’air sous pression augmentée peut être de préférence la partie de la ligne d’admission 11 d’air reliant directement l’aval du compresseur auxiliaire 9, avantageusement électrique, à l’amont de la vanne papillon 6 en traversant ou non le compresseur 4 du turbocompresseur 4, 8. Le compartiment 15 de réserve d’air est repérable à la figure 2 en étant la portion de la ligne d’admission hachurée à cette figure.

[0055] Le moyen d’obturation 6 peut être une vanne papillon intégrée dans la ligne d’admission 11 d’air en aval d’un collecteur d’admission 2 en entrée du moteur thermique. La pression d’air prédéterminée dans ladite au moins une partie de la ligne d’admission d’air 11 atteint 150.000 Pascals ou 1,5 bar pour une pression dans le collecteur d’admission 2 de 30.000 Pascals ou 0,3 bar. Le moyen d’obturation 6, avantageusement une vanne papillon 6, peut être pilotée pour maintenir une pression d’air prédéterminée dans le compartiment 15 de réserve d’air pendant ladite au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique.

[0056] La ligne d’admission 11 d’air peut comprendre une branche de dérivation 12 partant en amont d’une branche principale de ligne d’admission 11 intégrant le compresseur auxiliaire 9 et débouchant dans le compartiment 15 de réserve d’air, la branche de dérivation 12 comprenant une vanne de dérivation 13 maintenue fermée pendant ladite au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique pour une augmentation et un maintien de la pression dans la ligne d’admission d’air 11 en aval du compresseur auxiliaire 9. La portion de la branche de dérivation 12 en aval de la vanne de dérivation 13 complète le compartiment 15 de réserve d’air.

[0057] A la figure 2, la fermeture de la vanne de dérivation 13 est symbolisée par deux traits perpendiculaires entre eux la barrant.

[0058] La vanne de dérivation 13 qui est montée en parallèle du compresseur auxiliaire 9, avantageusement électrique, peut être soit pilotée, soit passive. Dans le cas où la vanne de dérivation 13 est passive, la vanne de dérivation 13 va naturellement se fermer lorsque le compresseur auxiliaire 9, avantageusement électrique, va s’activer.

[0059] La surpression générée en sortie du compresseur auxiliaire 9 va plaquer un clapet de la vanne de dérivation 13 et bloquer la circulation d’air au niveau de la vanne de dérivation 13. C’est la solution technique la plus intéressante économiquement. Avec une vanne de dérivation 13 pilotée, la vanne de dérivation 13 est à fermer à chaque fois que le compresseur auxiliaire 9, avantageusement électrique, s’active et ouverte lorsque le compresseur auxiliaire 9 se désactive.

[0060] La figure 5 montre un logigramme d’une forme de réalisation du procédé selon la présente invention. Il sera référé aussi à la figure 2 pour le détail des étapes du procédé selon cette forme de réalisation. Selon le procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur, à l’étape A1, lors d’une phase atmosphérique de fonctionnement du groupe motopropulseur, il est effectué une régulation de la pression amont dans le collecteur d’admission 2 à 50.000 Pascals ou 500 millibars de pression relative par le compresseur auxiliaire 9.

[0061] Il est alors effectué la fermeture d’une vanne de dérivation 13 se trouvant dans une branche 12 de la ligne d’admission 11 d’air en dérivation du compresseur auxiliaire 9. La vanne papillon 6 est partiellement fermée pour réguler le débit d’air vers le collecteur d’admission 2 du moteur thermique 1.

[0062] A l’étape A2, il est procédé au questionnement si une demande de couple est émise en étant supérieure au seuil de passage prédéterminé pour le passage d’une phase atmosphérique à une phase de suralimentation et si un régime moteur est inférieur à un seuil de régime prédéterminé. Si tel est le cas, il est passé à l’étape A3. Pour un fort régime moteur, par exemple supérieur à 2.500 tours par minute pour un moteur à essence, la mise en oeuvre du procédé de la présente invention peut être suspendue mais cette mise en oeuvre est recommandée en bas ou moyen régime.

[0063] Ainsi, dès qu’une demande de couple nécessitant une activation du turbocompresseur 4, 8 est détectée pour le groupe motopropulseur, le régime moteur étant inférieur à un premier seuil de régime prédéterminé, par exemple 2.500 tours par minute pour une motorisation essence, le maintien fermé de la réserve d’air sous pression cesse et l’air sous pression alimente l’entrée du moteur thermique. Des demandes de couple nécessitant une activation du turbocompresseur 4, 8 sont déjà mémorisées dans l’unité de commande du groupe motopropulseur pour l’activation du turbocompresseur 4, 8 et sont connues par expérience.

[0064] A l’étape A3, il est procédé à une ouverture complète de la vanne papillon 6 tout en maintenant le compresseur auxiliaire 9 actif afin de réduire la durée d’atteinte de la consigne de suralimentation, ce qui donne une montée de couple comme il a été montré à la courbe Car de la figure 4. Ainsi, dès qu’une demande de couple nécessitant une activation du turbocompresseur 4, 8 est détectée pour le groupe motopropulseur, le maintien fermé de la réserve d’air sous pression cesse et l’air sous pression alimente l’entrée du moteur thermique 1 formé avantageusement par un collecteur d’admission 2.

[0065] A l’étape A4, il est procédé au questionnement de savoir si la consigne de pression de suralimentation a été atteinte. Si oui, il est passé à l’étape A5 suivante. A l’étape A5, il est effectué une coupure progressive du compresseur auxiliaire 9 et à une ouverture de la vanne de dérivation 13 dans la branche de dérivation 12 contournant le compresseur auxiliaire 9.

[0066] A l’étape A6, il est procédé au questionnement de savoir si la demande de couple moteur en vigueur est devenue inférieure à un seuil prédéterminé pour le passage d’une phase de suralimentation à une phase atmosphérique ou si le régime moteur est supérieur à un seuil de régime prédéterminé suffisant pour une désactivation du turbocompresseur 4, 8.

[0067] Il est retourné au maintien fermé de la réserve d’air sous pression dès qu’un seuil de pression prédéterminé d’établissement de suralimentation est atteint ou dès qu’un deuxième seuil de régime moteur supérieur au premier seuil est dépassé. Le seuil de pression peut être d’environ 300.000 Pascals ou 3 bars et le deuxième seuil de régime moteur peut être de plus de 3.500 tours par minute pour une motorisation essence. L’homme de métier a cependant les compétences nécessaires pour adapter ces premier et deuxième seuils de régime moteur à une motorisation Diesel avec des valeurs sensiblement inférieures.

[0068] Si la réponse est oui à ce questionnement, il est retourné à l’étape A1 de fonctionnement du moteur en phase atmosphérique et à la création d’une nouvelle réserve d’air sous pression dans une portion de la ligne d’admission 11 d’air.

[0069] L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un tel groupe motopropulseur. L’unité de commande du groupe motopropulseur peut être reliée à un organe de sélection par un conducteur du véhicule en tant que mode atmosphérique avec soit ladite au moins une portion de phase atmosphérique avec activation du compresseur auxiliaire 9 ou avec soit une phase atmosphérique sans fonctionnement du turbocompresseur 4, 8 et du compresseur auxiliaire 9.

[0070] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple moteur dans un groupe motopropulseur présentant un compresseur (8) d’un turbocompresseur (4, 8) et un compresseur auxiliaire (9) dans une ligne d’admission (11) d’air d’un moteur (1) thermique, le groupe fonctionnant, d’une part, dans une phase de fonctionnement atmosphérique dans laquelle le turbocompresseur (4, 8) est inopérant et, d’autre part, dans une phase de fonctionnement de suralimentation dans laquelle le turbocompresseur (4, 8) et le compresseur auxiliaire (9) sont actifs lors d’une émission d’une demande de couple moteur émise, caractérisé en ce que la réserve de couple moteur est utilisée en début de phase de suralimentation et consiste en une réserve d’air sous pression préalablement créée puis maintenue fermée dans une partie de la ligne d’admission (11) en entrée du moteur thermique (1) pendant au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique par une activation du compresseur auxiliaire (9), cette réserve d’air étant libérée en entrée du moteur thermique (1) en début de phase de suralimentation.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, dès qu’une demande de couple nécessitant une activation du turbocompresseur (4, 8) est détectée pour le groupe motopropulseur, le régime moteur étant inférieur à un premier seuil de régime prédéterminé, le maintien fermé de la réserve d’air sous pression cesse et l’air sous pression alimente l’entrée du moteur thermique (1).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel il est retourné au maintien fermé de la réserve d’air sous pression dès qu’un seuil de pression prédéterminé d’établissement de suralimentation est atteint ou dès qu’un deuxième seuil de régime moteur supérieur au premier seuil est dépassé.
4. Groupe motopropulseur comprenant un moteur (1) thermique avec une entrée d’air (2) dans laquelle débouche une ligne d’admission (11) d’air, le groupe motopropulseur comportant un turbocompresseur (4, 8) comprenant une turbine (4) et un compresseur (8) d’air intégré dans la ligne d’admission (11) d’air, la ligne d’admission (11) comprenant aussi un compresseur auxiliaire (9) de surpression d’air, le groupe motopropulseur mettant en oeuvre un procédé de création et d’utilisation d’une réserve de couple selon l’une quelconque des revendications précédentes en comprenant une unité de commande pilotant des phases de fonctionnement respectivement atmosphérique et de suralimentation, caractérisé en ce qu’une partie de la ligne d’admission (11) sert de compartiment (15) de réserve d’air sous pression augmentée, ce compartiment (15) étant disposé entre le compresseur auxiliaire (9) et un moyen d’obturation (6) de la ligne d’admission (11) d’air en entrée du moteur (1), l’unité de commande comprenant des moyens d’activation du compresseur auxiliaire (9) pendant ladite au moins une portion de phase atmosphérique pour l’alimentation en air sous pression du compartiment (15) de réserve d’air et des moyens de commande du moyen d’obturation (6) pour effectuer sélectivement la fermeture du compartiment (15) lors de ladite au moins une portion de phase atmosphérique et l’ouverture du compartiment (15) en début de phase de suralimentation.
5. Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d’obturation (6) est une vanne papillon intégrée dans la ligne d’admission (11) d’air en aval d’un collecteur d’admission (2) en entrée du moteur thermique (1 ).
6. Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, dans lequel la pression d’air prédéterminée dans ladite au moins une partie de la ligne d’admission d’air (11) atteint 150.000 Pascals ou 1,5 bar pour une pression dans le collecteur d’admission (2) de 30.000 Pascals ou 0,3 bar.
7. Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une partie de la ligne d’admission (11) servant de compartiment (15) de réserve d’air sous pression augmentée est ladite au moins une partie de la ligne d’admission (11) d’air reliant directement l’aval du compresseur auxiliaire à l’amont de la vanne papillon en traversant ou non le compresseur du turbocompresseur (4, 8).
8. Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel la ligne d’admission (11) d’air comprend une branche de dérivation (12) partant en amont d’une branche principale de ligne d’admission (11) intégrant le compresseur auxiliaire (9) et débouchant dans le compartiment (15) de réserve d’air, la branche de dérivation (12) comprenant une vanne de dérivation (13) maintenue fermée pendant ladite au moins une portion de la phase de fonctionnement atmosphérique pour une augmentation de la pression dans la ligne d’admission d’air (11) en aval du compresseur auxiliaire (9), la portion de la branche de dérivation (12) en aval de la vanne complétant le compartiment (15) de réserve d’air.
9. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 4 à 8.
10. Véhicule automobile selon la revendication précédente, dans lequel l’unité de commande du groupe motopropulseur est reliée à un organe de sélection par un conducteur du véhicule en tant que mode atmosphérique avec soit ladite au moins une portion avec activation du compresseur auxiliaire (9) ou avec soit une phase

5 atmosphérique sans fonctionnement du turbocompresseur (4, 8) et du compresseur auxiliaire (9).