FR3077101A1 - Dispositif d'admission d'air pour moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un dispositif d'admission d'air (10) destiné à être implanté au niveau d'un conduit d'admission d'air (3) d'un moteur à combustion interne (2), caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend un corps (20) doté d'une entrée principale (30) destinée à admettre de l'air frais, le corps (20) étant doté d'une sortie (50), l'entrée principale (30) communiquant avec la sortie (50), le corps (20) étant doté d'une entrée secondaire (40) destinée à admettre des gaz d'échappement, l'entrée secondaire (40) communiquant avec la sortie (50), un premier moyen (45) de variation d'ouverture / fermeture de l'entrée secondaire (40) de sorte à faire varier le débit d'admission des gaz d'échappement, un deuxième moyen (55) de variation d'ouverture / fermeture de la sortie (50) de sorte à faire varier la composition et le débit d'un mélange air frais / gaz d'échappement s'évacuant par la sortie (50).

Description

Dispositif d’admission d’air pour moteur à combustion interne
L’invention porte sur un dispositif d’admission d’air d’un moteur à combustion interne. L’invention porte aussi sur un procédé de dosage des gaz d’échappement au sein d’un conduit d’admission d’air. L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur pour la mise en œuvre d’un tel procédé. L’invention porte encore sur un support d’enregistrement de données pour la mise en œuvre d’un tel procédé. L’invention porte également sur un moteur à combustion interne comprenant un tel dispositif d’admission d’air. L’invention porte enfin sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif d’admission d’air et/ou un tel moteur à combustion interne.
Un moteur à combustion interne comprend généralement un système pour réinjecter des gaz d’échappement à l’admission d’air, appelé communément système EGR, reprenant les initiales du terme anglosaxon « Exhaust Gas Recirculation ». En outre, un moteur à combustion interne à essence est généralement doté d’un système EGR basse pression.
Seulement, un système EGR basse pression de l’état de la technique est encombrant. De plus un tel système EGR basse pression comprend des conduits et/ou vannes à l’origine de pertes de charge lorsque le système EGR basse pression n’est pas utilisé. Ces pertes de charges ont pour conséquence une baisse des performances du moteur, en particulier sa puissance. De plus un tel système EGR basse pression est onéreux.
Le but de l’invention est de fournir un dispositif d’admission d’air remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l’invention permet d’obtenir un dispositif d’admission d’air assurant à la fois le réglage du débit d’air frais et le réglage du débit de gaz d’échappement réinjectés au niveau de l’admission d’air.
Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un dispositif d’admission d’air destiné à être implanté au niveau d’un conduit d’admission d’air d’un moteur à combustion interne, notamment un moteur à combustion interne doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, le dispositif comprenant :
- un corps doté d’une entrée principale destinée à admettre de l’air frais, le corps étant doté d’une sortie, l’entrée principale communiquant avec la sortie, notamment selon une direction d’écoulement principal, le corps étant doté d’une entrée secondaire destinée à admettre des gaz d’échappement, l’entrée secondaire communiquant avec la sortie,
- un premier moyen de variation d’ouverture / fermeture de l’entrée secondaire de sorte à faire varier le débit d’admission des gaz d’échappement,
- un deuxième moyen de variation d’ouverture / fermeture de la sortie de sorte à faire varier la composition et le débit d’un mélange air frais / gaz d’échappement s’évacuant par la sortie.
Le premier moyen peut comprendre une cloche rotative, notamment une cloche rotative ayant un axe de rotation, le deuxième moyen pouvant comprendre un boisseau, notamment un boisseau ayant un axe de translation l’axe de translation étant confondu ou sensiblement confondu avec l’axe de rotation de la cloche rotative et l’axe de rotation étant perpendiculaire, ou sensiblement perpendiculaire, à la direction d’écoulement principal.
Le dispositif peut comprendre un moteur, notamment un moteur électrique, destiné à entraîner en rotation, notamment par le biais d’un arbre intermédiaire doté d’un ou plusieurs pignons, la cloche rotative, notamment entre une position d’origine et une position intermédiaire et entre la position intermédiaire et une position finale.
La rotation de la cloche rotative peut générer, notamment lors de la rotation entre la position intermédiaire et la position finale de la cloche rotative, une translation du boisseau, notamment selon l’axe de translation.
Le boisseau peut être de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique, la cloche rotative pouvant être de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique, le boisseau pouvant coiffer au moins partiellement la cloche rotative.
Le boisseau peut comprendre une gorge ménagée au niveau d’une surface cylindrique intérieure du boisseau, notamment une gorge hélicoïdale ou partiellement hélicoïdale, un pion pouvant être ménagé en saillie à l’extérieur de la partie cylindrique de la cloche rotative de sorte à coopérer avec la gorge pour générer un mouvement de translation du boisseau à partir du mouvement de rotation de la cloche rotative.
Le corps peut comprendre un alésage recevant le boisseau, l’alésage pouvant comprendre une rainure, notamment une rainure rectiligne parallèle à l’axe de translation du boisseau, une clavette pouvant être ménagée en saillie d’une surface extérieure cylindrique du boisseau de sorte à coopérer avec la rainure pour guider le boisseau en translation dans l’alésage.
L’invention porte encore sur un procédé de dosage des gaz d’échappement au sein d’un conduit d’admission d’air d’un moteur à combustion interne, notamment d’un moteur à combustion interne doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, comprenant un dispositif tel que défini précédemment, le procédé comprenant :
- une étape de détermination de la nécessité d’admettre des gaz d’échappement dans l’admission d’air, et en cas de besoin, alors
- une étape d’actionnement du premier moyen génère l’ouverture au moins partielle de l’entrée secondaire, notamment par mise en rotation du moteur, notamment entre la position d’origine et la position intermédiaire de la cloche rotative.
Le procédé peut comprendre une étape d’évaluation, notamment par mesure ou calcul en fonction de la pression et de la température des gaz d’admission, d’un niveau évalué de gaz d’échappement dans l’admission et, en cas de besoin d’un niveau de gaz d’échappement supérieur au niveau évalué, alors
-une étape d’actionnement du deuxième moyen peut générer la fermeture partielle de la sortie, notamment par mise en rotation du moteur, notamment entre la position intermédiaire et la position finale de la cloche rotative.
L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un calculateur et/ou exécutable par un calculateur comprenant des instructions de code de programme informatique de mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment, lorsque le programme est exécuté par un calculateur.
L’invention porte encore sur un support d’enregistrement de données, lisible par un calculateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte encore sur un moteur à combustion interne, notamment un moteur à combustion interne doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en oeuvre le procédé tel que défini précédemment et/ou comprenant un dispositif d’admission d’air tel que défini précédemment.
L’invention porte enfin sur un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne tel que défini précédemment et/ou un dispositif d’admission d’air tel que défini précédemment.
Les figures annexées représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation de l’invention et un mode d’exécution d’un procédé selon l’invention.
La figure 1 représente une vue schématique d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation.
La figure 2 représente un ordinogramme selon un mode d’exécution d’un procédé.
La figure 3 représente une vue en perspective d’un corps d’un dispositif d’admission d’air selon un mode de réalisation.
La figure 4 représente une section selon un plan E-E d’une cloche rotative selon un mode de réalisation.
La figure 5 représente une vue de face de la cloche rotative selon le mode de réalisation.
La figure 6 représente une autre vue de face de la cloche rotative selon le mode de réalisation.
La figure 7 représente une vue en coupe, selon un plan perpendiculaire à l’axe B, de la cloche rotative selon le mode de réalisation.
La figure 8 représente une vue de face d’un boisseau selon un mode de réalisation.
La figure 9 représente une vue en coupe selon un plan F-F du boisseau selon le mode de réalisation.
La figure 10 représente une vue en coupe, selon un plan perpendiculaire à l’axe C, du boisseau selon le mode de réalisation.
La figure 11 représente une vue en coupe, selon un plan A-A, du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant en position d’origine.
La figure 12 représente une vue en coupe, selon le plan A-A, du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant en position finale.
La figure 13 représente une autre vue en coupe du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant en position finale.
La figure 14 représente une autre vue en coupe, selon le plan A-A, du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant en position intermédiaire.
La figure 15 représente une vue de côté du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation.
La figure 16 représente une vue de face du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation.
Les figures 17, 18, 19 et 20 représentent des vues de détail d’une entrée secondaire du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant dans des positions entre la position d’origine et la position intermédiaire.
La figure 21 représente une vue en perspective d’un détail du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation.
La figure 22 représente une vue en perspective du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation.
La figure 23 représente un graphique montrant la loi recherchée de pilotage du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation.
La figure 24 représente une autre vue en coupe du dispositif d’admission d’air selon le mode de réalisation, la cloche rotative étant entre la position d’origine et la position intermédiaire.
Comme illustré sur la figure 1, un véhicule automobile 1 selon un mode de réalisation comprend un moteur à combustion interne 2. Le moteur à combustion interne 2, essence à allumage commandé ou Diesel, comprend un dispositif d’admission d’air 10 selon un mode de réalisation. Le moteur à combustion interne 2 est de préférence suralimenté, c’est-àdire doté d’un turbocompresseur 4.
Le dispositif d’admission d’air 10 est destiné à être implanté au niveau d’un conduit d’admission d’air 3 du moteur à combustion interne 2, de préférence entre un filtre à air et le turbocompresseur 4. Comme illustré sur la figure 3, le dispositif d’admission d’air comprend un corps 20 doté d’une entrée principale 30 destinée à admettre de l’air frais provenant par exemple du filtre à air. Le corps 20 comprend également une sortie 50. L’entrée principale 30 communique avec la sortie 50, c’est-à-dire que l’air frais arrivant par l’entrée principale 30 est destiné à traverser le corps 20 en rejoignant la sortie 50. Par exemple, cet écoulement d’air frais entre l’entrée principale 30 et la sortie 50 se fait selon une direction E d’écoulement principal qui peut être rectiligne ou sensiblement rectiligne comme illustré sur la figure 3, ou non, par exemple courbe. De plus, le corps 20 est doté d’une entrée secondaire 40 destinée à admettre des gaz d’échappement, appelés aussi gaz EGR, en particulier basse pression. L’entrée secondaire 40 communique elle aussi avec la sortie 50, c’est-à-dire que les gaz d’échappement arrivent dans le corps 20 via l’entrée secondaire 40 et en ressortent via la sortie 50.
Comme illustré sur les figures 4 à 7, un premier moyen 45 de variation d’ouverture / fermeture de l’entrée secondaire 40, disposé de préférence au sein du corps 20, permet de faire varier le débit d’admission des gaz d’échappement.
Comme illustré sur les figures 8 à 10, un deuxième moyen 55 de variation d’ouverture / fermeture de la sortie 50, disposé de préférence au sein du corps 20, permet de faire varier la composition et/ou le débit du mélange air frais / gaz d’échappement s’évacuant par la sortie 50.
Dans le mode de réalisation illustré, le premier moyen 45 de variation d’ouverture / fermeture de l’entrée secondaire 40 comprend une vanne de type cloche rotative 46, par exemple une cloche rotative 46 d’axe de rotation B. Le deuxième moyen 55 de variation d’ouverture / fermeture de la sortie 50 comprend une vanne de type boisseau 56, par exemple un boisseau 56 d’axe de translation C. De préférence, l’axe de translation C est confondu ou sensiblement confondu avec l’axe de rotation B. En outre, un arbre 47 de la cloche rotative 46, d’axe B ou sensiblement d’axe B, guide en translation le boisseau 56. En effet, le boisseau 56 est doté d’un alésage intérieur 57’ apte à s’insérer, avec un jeu de fonctionnement, sur l’arbre 47.
Dans le mode de réalisation illustré, les axes B et C sont de préférence perpendiculaires, ou sensiblement perpendiculaires, à la direction E d’écoulement principal.
De préférence, comme illustré sur la figure 13, le dispositif d’admission d’air 10 comprend un moteur 60, par exemple un moteur 60 électrique, destiné à entraîner en rotation la cloche rotative 46. Cet entraînement peut se faire, par exemple par le biais d’un arbre intermédiaire 61 doté de pignons 62, 63 permettant de préférence une réduction de la vitesse de rotation issue du moteur 60. Ainsi, un pignon 48 monté fixe sur la cloche rotative 46, voire faisant partie de la cloche rotative 46, est entraîné indirectement en rotation par le moteur 60.
Ainsi, la cloche rotative 46 est entraînée en rotation entre une position d’origine PO et une position intermédiaire PI et entre la position intermédiaire PI et une position finale PF.
De préférence, la rotation de la cloche rotative 46 génère, lors de la rotation entre la position intermédiaire PI et la position finale PF, une translation du boisseau 56.
Comme illustré sur les figures 4 à 7, la cloche rotative 46 est de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique. Comme illustré sur les figures 8 à 10, le boisseau 56 est de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique. De préférence, comme illustré sur les figures 11 et 12, le deuxième moyen 55 coiffe le premier moyen 45, en d’autres termes, le boisseau 56 coiffe, au moins partiellement, la cloche rotative 46.
Un mode d’exécution d’un procédé de dosage des gaz d’échappement au sein de l’admission d’air, illustré sur la figure 2, est décrit ci-après.
Au cours d’une première étape E0, le dispositif d’admission d’air 10 est au repos. Cette étape EO peut comprendre avantageusement une phase d’ouverture, de préférence complète, de la sortie 50 et/ou une phase de fermeture, de préférence complète, de l’entrée secondaire 40. Ce type de phase se fait préférentiellement par rotation du moteur 60, dans le sens inverse, et ce jusqu’à l’arrivée à la position d’origine PO de la cloche rotative 46, comme il sera décrit par la suite. Ainsi, à l’étape EO, la cloche rotative 46 est en position d’origine PO.
S’ensuit une étape E5 de détermination de la nécessité d’admettre des gaz d’échappement dans l’admission d’air. En cas de besoin, alors on passe à une étape E10 d’actionnement du premier moyen 45 générant l’ouverture au moins partielle de l’entrée secondaire 40, par le démarrage ou mise en rotation du moteur 60. Cette ouverture de l’entrée secondaire 40 se fait de préférence entre la position d’origine PO et la position intermédiaire PI de la cloche rotative 46. Dans le cas contraire, c’est-àdire en cas de détermination de l’absence de besoin de gaz d’échappement à l’admission au cours de l’étape E5, on reboucle sur l’étape de repos E0.
Après l’étape E10, on passe à une étape E15 d’évaluation d’un niveau Nm de gaz d’échappement dans l’admission d’air par une mesure ou un calcul en fonction de la pression et de la température des gaz d’admission et on le compare à un niveau Nb de besoin. En cas d’un niveau de gaz d’échappement Nb supérieur au niveau Nm, alors on passe à une étape E20 d’actionnement du deuxième moyen 55 de sorte à générer la fermeture partielle de la sortie 50, par un autre démarrage ou mise en rotation du moteur 60. Cette fermeture partielle se fait de préférence entre la position intermédiaire PI et la position finale PF de la cloche rotative 46. Dans le cas contraire, c’est-à-dire en cas d’un niveau de gaz d’échappement Nb inférieur, ou égal, au niveau Nm au cours de l’étape E15, alors on reboucle sur l’étape de repos E0.
C’est pourquoi, de préférence, un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données 90 lisible par un calculateur ou un ordinateur 100 et/ou exécutable par un calculateur 100 comprend des instructions de code de programme informatique de mise en oeuvre du procédé décrit cidessus, lorsque le programme est exécuté par le calculateur 100. De préférence encore, le support d’enregistrement de données 90, lisible par le calculateur 100, sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur comprend des instructions de code de programme de mise en oeuvre de ce procédé.
Ainsi, le moteur à combustion interne 2, de préférence de type essence, comme illustré sur la figure 1, comprend des éléments matériels et/ou logiciels 70, 80 de mise en oeuvre de ce procédé.
Plus précisément, le fonctionnement du dispositif d’admission d’air 10 est expliqué ci-après.
Dans la position de la cloche rotative 46 en position d’origine PO, comme illustré sur la figure 11, le turbocompresseur est alimenté en air par la veine d’air allant de l’entrée principale 30 à la sortie 50. L’entrée secondaire 40 est alors fermée, une partie cylindrique 43 de la cloche rotative 46 étant face à l’orifice de l’entrée secondaire 40. Dans cette configuration, il n’y a pas d’ajout de gaz d’échappement, le taux d’EGR est donc nul ou sensiblement nul. De plus, le boisseau 56 est alors en position haute. Une surface de guidage 58 de l’air, de forme courbe par exemple, favorise le bon écoulement en créant une continuité d’écoulement, c’est-à-dire sans perturbation ou tout du moins en les limitant.
En cas de besoin de gaz d’échappement au sein de l’admission, le moteur 60 anime en rotation la cloche rotative 46 entre la position d’origine PO qui obstrue de préférence intégralement l’entrée secondaire 40 et une position intermédiaire PI qui ouvre de préférence intégralement l’entrée secondaire 40 comme illustrée à la figure 20. Cette ouverture par la rotation est obtenue par le biais d’une lumière 44 ménagée dans la partie cylindrique 43 de la cloche rotative 46. A noter, qu’entre la position d’origine PO et la position intermédiaire PI, la position angulaire de la cloche rotative 46 permet de doser finement (cote X de la figure 16) le flux de gaz d’échappement comme illustré sur les figures 17, 18 et 19 représentant respectivement une ouverture de l’ordre de 25 %, une ouverture de l’ordre de 50 % et une ouverture de l’ordre de 75 % de l’entrée secondaire 40. Ainsi, pendant une course en rotation de la cloche rotative 46 entre sa position d’origine PO et sa position intermédiaire PI, elle ouvre plus ou moins l’entrée secondaire 40 de sorte à admettre des gaz d’échappement. Cette course en rotation de la cloche rotative est par exemple comprise entre 45 degrés et 90 degrés, la valeur de cette course angulaire dépendant de la cote X de la fenêtre de l’entrée secondaire 40. Comme illustré sur la figure 14, les gaz d’échappement entrent dans la cloche rotative 46 en passant au sein du boisseau 56. En effet, une ouverture 54, illustrée sur la figure 8, est ménagée à travers le boisseau 56 de sorte à permettre au gaz provenant de l’entrée secondaire 40 d’entrer directement au sein du boisseau 56. Ensuite, comme illustré sur la figure 10, des trous 59 étant ménagés dans la surface de guidage 58 de l’air, les gaz d’échappement traversent les trous 59 avant de regagner la veine d’air. Ces trous 59 ont pour fonction d’optimiser la perméabilité du fluide, c’est-à-dire de favoriser le mélange entre l’air frais provenant de l’entrée principale 30 et les gaz d’échappement provenant de l’entrée secondaire 40. Dans cette configuration, le boisseau 56 est toujours en position haute.
Toutefois, bien que l’intégralité de l’entrée secondaire 40 soit ouverte, c’est-à-dire que la lumière 44 découvre intégralement l’aire de l’entrée secondaire 40, il est encore possible d’augmenter le taux de gaz d’échappement à l’admission. En effet, en diminuant la section de la sortie 50, une dépression se crée au niveau de l’entrée secondaire 40 ayant pour effet d’aspirer des gaz d’échappement et d’augmenter le taux de gaz d’échappement au niveau de l’admission.
Pour ce faire, le moteur 60 entraîne en rotation, toujours dans le même sens, la cloche rotative 46 au-delà de sa position intermédiaire PI ce qui a pour effet de générer une translation du boisseau 56 suivant son axe C. Ainsi, le boisseau 56 est entraîné vers le bas sur les figures c’est-à-dire vers la veine d’air. En effet, un ergot ou pion 42 disposé en saillie à l’extérieur de la partie cylindrique 43 de la cloche rotative 46 vient parcourir une gorge ou rainure 52 du boisseau 56. Cette gorge 52 est ménagée au niveau d’une surface cylindrique intérieure 53 du boisseau 56. Ainsi, la rotation de l’ergot 42 associée à la forme au moins en partie hélicoïdale de la gorge 52, illustrée notamment sur les figures 8, 9 et 21, engendre la translation du boisseau 56. Afin d’éviter toute rotation du boisseau 56, une clavette ou ergot 51 disposée en saillie d’une surface cylindrique extérieure 57 du boisseau 56 vient se loger au sein d’une rainure, parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe C. Cette rainure est ménagée au niveau de l’alésage 22 du corps 20 recevant le boisseau 56. Ainsi, le boisseau 56 est, ou est sensiblement, en liaison glissière au sein du corps 20 d’autant qu’il est guidé par l’alésage 22 et/ou par l’arbre 47 de la cloche rotative 46 coopérant avec son alésage intérieur 57’. La translation du boisseau 56 vers le bas comme illustré sur les figures 12 et 13, ferme partiellement la sortie 50 ce qui a pour effet de créer une forte perte de charge et d’aspirer et/ou de pomper des gaz d’échappement. Le taux de gaz EGR présent au niveau de l’admission est alors augmenté. Des orifices additionnels 59’ dans le boisseau 56 permettent également d’augmenter le taux de gaz d’échappement.
La cloche rotative 46 peut ainsi être entraînée en rotation entre sa position intermédiaire PI et une position finale PF. Cette position finale PF de la cloche rotative 46 correspond au boisseau 56 dans sa position la plus basse illustrée sur les figures 12 et 13. Ainsi, pendant une course en rotation de la cloche rotative 46 entre sa position intermédiaire PI et sa position finale PF le boisseau 56 ferme plus ou moins la sortie 50 de sorte à aspirer les gaz d’échappement et par conséquent à en augmenter le taux à l’admission. Cette course angulaire de la cloche rotative 46 entre sa position intermédiaire PI et sa position finale PF est par exemple de l’ordre de 90 degrés. Cette course peut dépendre de la course angulaire entre la position d’origine PO et la position intermédiaire PI et/ou de la taille de la fenêtre de l’entrée secondaire 40.
Pour rappel, la position d’origine PO de la cloche rotative 46 est celle dans laquelle elle obstrue intégralement l’entrée secondaire 40, le boisseau 56 n’entravant pas du tout la veine d’air. La position intermédiaire PI de la cloche rotative 46 correspond à l’entrée secondaire 40 intégralement ouverte, le boisseau 56 n’entravant pas la veine d’air, le pion 42 étant au début de la gorge 52 et n’agissant alors pas sur la translation du boisseau 56. La position finale PF de la cloche rotative 46 correspond au boisseau 56 entravant au maximum la veine d’air, le pion 42 de la cloche rotative 46 étant alors en bout de la course, ou sensiblement en bout de la course, créée par la gorge 52 du boisseau 56.
Pour ramener le boisseau 56 de sa position fermant au maximum la sortie 50 à sa position laissant ouverte la sortie 50, le moteur 60 est commandé en rotation, dans le sens inverse, de sorte à obtenir la course angulaire nécessaire de la cloche rotative 46. Cela correspond à ramener la cloche rotative 46 de sa position finale PF à sa position intermédiaire PI.
Pour ramener la cloche rotative 46 de sa position intermédiaire PI à sa position d’origine PO, c’est-à-dire d’une ouverture complète de l’entrée secondaire 40 à une fermeture complète de l’entrée secondaire 40, le moteur 60 est commandé en rotation, à nouveau dans le sens inverse, de sorte à obtenir la course angulaire nécessaire.
Ainsi, la fonction de réglage du taux d’EGR basse pression par l’ouverture / fermeture de l’entrée secondaire et la fonction de réglage du débit d’air frais par l’ouverture / fermeture de l’entrée principale sont réunies au sein du dispositif d’admission d’air 10 particulièrement compact. En outre, le pilotage de ces deux fonctions est assuré par un seul moyen, à savoir le moteur 60, intégré au dispositif d’admission d’air 10.
Comme illustré « idéalement >> sur la figure 23, dans la position d’origine PO de la cloche rotative, le taux d’EGR est nul alors que le débit d’air est maximal. Entre la position d’origine PO et la position intermédiaire PI de la cloche rotative, le taux d’EGR augmente alors que le débit d’air reste maximal. Entre la position intermédiaire PI et la position finale PF de la cloche rotative, le taux d’EGR continue d’augmenter alors que le débit d’air diminue. Enfin, une fois la position finale PF de la cloche rotative atteinte, le taux d’EGR est à sa valeur maximale alors que le débit d’air est à son niveau minimum.
De préférence comme illustré sur les figures 11, 12, 13, 14, 15, 16, 22 et 24, un capot ou cache 21 protège une partie mécatronique, illustrée en partie sur la figure 21, à savoir les pignons et/ou roues dentées et le moteur 60.
En résumé, le dispositif d’admission d’air 10 dose, via la cloche rotative 46, l'introduction de gaz d’échappement dans la veine d'air alors que la surface de guidage 58 de l’air, en forme de grille du fait des trous 59, favorise la perméabilité de l’air. Lorsque l’on souhaite davantage augmenter le taux de gaz d’échappement à l’admission, la cloche rotative 46 entraîne alors le boisseau 56 en translation, obstruant la veine d'air. Cette obstruction a pour effet d'augmenter la perte de charge de la veine d'air et donc d'absorber davantage de gaz d’échappement par pompage. La cloche rotative fait d’une part office de vanne pour les gaz EGR, et d’autre part pilote le volet d'admission. Un seul moteur 60 suffit alors pour commander, de manière précise, ces deux fonctions.
Grâce à la forme spécifique du boisseau 56, la perméabilité de l’air frais et/ou du mélange air frais / gaz d’échappement, est optimisée.
Ainsi, le dispositif d’admission d’air 10 propose une bonne continuité des surfaces parcourues par l’air et/ou le mélange air/ gaz EGR. Le dispositif d’admission 10 permet alors un système EGR basse pression ayant un excellent compromis entre compacité, performances aérauliques, et coûts des fonctions. Grâce à ses performances aérauliques, les pertes de charge sont minimes au sein du dispositif d’admission d’air 10, la puissance et/ou le couple du moteur ne sont donc pas ou peu impactés.
La solution est particulièrement adaptée pour introduire des gaz d’échappement basse pression au niveau d’une admission d’air d’un moteur à combustion interne, par exemple en amont d’un turbocompresseur, tout en annihilant la baisse de puissance du moteur, la géométrie des conduits étant continue ou sensiblement continue. La solution présente également les avantages suivants :
- Elle limite la quantité de durites / conduits pour la fonction du système EGR basse pression,
- Elle limite la quantité de durites / conduits à installer au sein du compartiment moteur,
- Elle simplifie l’admission air frais et/ou gaz d’échappement et optimise leur éventuel mélange,
- Elle offre une bonne homogénéité des gaz EGR dans la veine d’air,
- Elle ne nécessite qu’un seul moteur et qu’une seule partie mécatronique pour commander deux fonctions, ce qui la rend économique.
Alternativement, les caractéristiques géométriques du dispositif d’admission d’air 10 peuvent être différentes du mode de réalisation décrit. Ainsi, l’orientation de l'introduction de l'air et celle de l’introduction des gaz d’échappement peuvent être différentes. La forme de la fenêtre ou entrée secondaire 40 peut être différente. Les formes et dimensions de la grille ou surface de guidage 58 de l’air peuvent être différentes. Le nombre et la disposition des pignons de la partie mécatronique prévue pour l’entraînement de la cloche rotative 46 peuvent être différents. En outre, les moyens destinés à assurer l’étanchéité du dispositif d’admission d’air 10 (non représentés) peuvent être multiples.
Un tel dispositif peut être utilisé pour mélanger d’autres types de gaz.
L’invention porte sur un dispositif d’admission d’air pour moteur à combustion interne. Elle porte aussi sur un procédé de dosage des gaz d’échappement au sein d’une admission de moteur à combustion interne. Elle porte encore sur un produit programme d’ordinateur pour la mise en oeuvre d’un tel procédé. Elle porte encore sur un support d’enregistrement de données pour la mise en oeuvre d’un tel procédé. Elle porte encore sur un moteur à combustion interne comprenant un tel dispositif d’admission d’air et/ou des éléments matériel et/ou logiciel pour la mise en oeuvre d’un tel procédé. Elle porte enfin sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif d’admission et/ou un tel moteur à combustion interne.

Claims (13)

  1. Revendications
    1. Dispositif d’admission d’air (10) destiné à être implanté au niveau d’un conduit d’admission d’air (3) d’un moteur à combustion interne (2), notamment un moteur à combustion interne (2) doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend :
    - un corps (20) doté d’une entrée principale (30) destinée à admettre de l’air frais, le corps (20) étant doté d’une sortie (50), l’entrée principale (30) communiquant avec la sortie (50), notamment selon une direction (E) d’écoulement principal, le corps (20) étant doté d’une entrée secondaire (40) destinée à admettre des gaz d’échappement, l’entrée secondaire (40) communiquant avec la sortie (50),
    - un premier moyen (45) de variation d’ouverture / fermeture de l’entrée secondaire (40) de sorte à faire varier le débit d’admission des gaz d’échappement,
    - un deuxième moyen (55) de variation d’ouverture / fermeture de la sortie (50) de sorte à faire varier la composition et le débit d’un mélange air frais / gaz d’échappement s’évacuant par la sortie (50).
  2. 2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier moyen (45) comprend une cloche rotative (46), notamment une cloche rotative (46) ayant un axe de rotation (B), le deuxième moyen (55) comprenant un boisseau (56), notamment un boisseau (56) ayant un axe de translation (C) l’axe de translation (C) étant confondu ou sensiblement confondu avec l’axe de rotation (B) de la cloche rotative (46) et l’axe de rotation (B) étant perpendiculaire, ou sensiblement perpendiculaire, à la direction (E) d’écoulement principal.
  3. 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend un moteur (60), notamment un moteur (60) électrique, destiné à entraîner en rotation, notamment par le biais d’un arbre intermédiaire (61) doté d’un ou plusieurs pignons (62, 63), la cloche rotative (46), notamment entre une position d’origine (PO) et une position intermédiaire (PI) et entre la position intermédiaire (PI) et une position finale (PF).
  4. 4. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la rotation de la cloche rotative (46) génère, notamment lors de la rotation entre la position intermédiaire (PI) et la position finale (PF) de la cloche rotative (46), une translation du boisseau (56), notamment selon l’axe de translation (C).
  5. 5. Dispositif (10) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le boisseau (56) est de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique, la cloche rotative (46) étant de forme cylindrique, ou sensiblement cylindrique, le boisseau (56) coiffant au moins partiellement la cloche rotative (46).
  6. 6. Dispositif (10) selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le boisseau (56) comprend une gorge (52) ménagée au niveau d’une surface cylindrique intérieure (53) du boisseau (56), notamment une gorge (52) hélicoïdale ou partiellement hélicoïdale, un pion (42) étant ménagé en saillie à l’extérieur de la partie cylindrique (43) de la cloche rotative (46) de sorte à coopérer avec la gorge (52) pour générer un mouvement de translation du boisseau (56) à partir du mouvement de rotation de la cloche rotative (46).
  7. 7. Dispositif (10) selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le corps (20) comprend un alésage (22) recevant le boisseau (56), l’alésage (22) comprenant une rainure, notamment une rainure rectiligne parallèle à l’axe de translation (C) du boisseau (56), une clavette (51) étant ménagée en saillie d’une surface extérieure cylindrique (57) du boisseau (56) de sorte à coopérer avec la rainure pour guider le boisseau (56) en translation dans l’alésage (22).
  8. 8. Procédé de dosage des gaz d’échappement au sein d’un conduit d’admission d’air (3) d’un moteur à combustion interne (2), notamment d’un moteur à combustion interne (2) doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, comprenant un dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend :
    - une étape (E5) de détermination de la nécessité d’admettre des gaz d’échappement dans l’admission d’air, et en cas de besoin, alors
    - une étape (E10) d’actionnement du premier moyen (45) génère l’ouverture au moins partielle de l’entrée secondaire (40), notamment par mise en rotation du moteur (60), notamment entre la position d’origine (PO) et la position intermédiaire (PI) de la cloche rotative (46).
  9. 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (E15) d’évaluation, notamment par mesure ou calcul en fonction de la pression et de la température des gaz d’admission, d’un niveau évalué de gaz d’échappement (Nm) dans l’admission et, en cas de besoin d’un niveau de gaz d’échappement (Nb) supérieur au niveau évalué (Nm), alors
    - une étape (E20) d’actionnement du deuxième moyen (55) génère la fermeture partielle de la sortie (50), notamment par mise en rotation du moteur (60), notamment entre la position intermédiaire (PI) et la position finale (PF) de la cloche rotative (46).
  10. 10. Produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données (90) lisible par un calculateur (100) et/ou exécutable par un calculateur (100), caractérisé en ce qu’il comprend des instructions de code de programme informatique de mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 8 et 9, lorsque le programme est exécuté par un calculateur (100).
  11. 11. Support d’enregistrement de données (90), lisible par un calculateur (100), sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 8 et 9.
  12. 12. Moteur à combustion interne (2), notamment moteur à combustion interne (2) doté d’une recirculation de gaz d’échappement basse pression, caractérisé en ce qu’il comprend des éléments matériels et/ou logiciels (70, 80) mettant en œuvre le procédé selon l’une des revendications 8 et 9 et/ou en ce qu’il comprend un dispositif d’admission d’air (10) selon l’une des revendications 1 à 7.
  13. 13. Véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu’il comprend un moteur à combustion interne (2) selon la revendication 12 et/ou un dispositif d’admission d’air (10) selon l’une des revendications 1 à 7.
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DE19549107A1 (de) * 1995-12-29 1997-07-03 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasrückführung mit einem im Ansaugkanal betätigbaren Schließelement
WO2013076412A1 (fr) * 2011-11-25 2013-05-30 Valeo Systemes De Controle Moteur Vanne de controle pour systeme de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

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