WO2004020802A1 - Circuit d'air d'admission pour moteur thermique a turbocompresseur - Google Patents

Circuit d'air d'admission pour moteur thermique a turbocompresseur Download PDF

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WO2004020802A1
WO2004020802A1 PCT/FR2003/002401 FR0302401W WO2004020802A1 WO 2004020802 A1 WO2004020802 A1 WO 2004020802A1 FR 0302401 W FR0302401 W FR 0302401W WO 2004020802 A1 WO2004020802 A1 WO 2004020802A1
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air
main
cooler
intake
engine
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PCT/FR2003/002401
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English (en)
Inventor
Michel Potier
Bertrand Gessier
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Valeo Thermique Moteur
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/20—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the field of turbocharger heat engines, in particular for motor vehicles.
  • an intake air circuit for a turbocharged thermal engine of the type comprising a main air duct connecting the turbocharger to the engine intake and a main cooler mounted on the main air duct for cool the charge air sent to the engine intake.
  • turbocharger driven by engine exhaust gases, produces pressurized air, also called “charge air", which is sent to the engine intake.
  • pressurized air also called “charge air”
  • a turbocharger heat engine is supplied by pressurized air, unlike the conventional heat engine which is supplied by air at atmospheric pressure.
  • RAS charge air cooler
  • the object of the invention is in particular to overcome this drawback.
  • an intake air circuit of the type defined in the introduction which comprises:
  • bypass duct directly connecting the main air duct, upstream of the main air cooler supercharging, on engine intake
  • first selection means mounted at the intersection of the main air duct and the bypass duct to send the charge air either to the main cooler or directly to the engine intake
  • Second selection means connecting the main cooler to the engine intake, downstream of the main cooler, and capable of isolating said main cooler from the rest of the circuit.
  • the second selection means make it possible to isolate the main cooler from the rest of the circuit.
  • the first selection means direct the charge air to the main cooler to produce a flow of cooled air which is sent to the intake of the engine.
  • the term "intake” generally designates the intake manifold which receives the charge air and which directs it towards the cylinders of the engine.
  • intake In engines of the aforementioned type, it is also known to recirculate part of the exhaust gases by sending them to the intake manifold in order to burn them again in the engine cylinders and reduce the emission of harmful gases.
  • the main air duct includes an adjustment valve used to control the recirculation flow rate of the engine exhaust gases.
  • the intake air circuit further comprises a secondary cooler for the charge air, which is placed upstream of the main charge air cooler.
  • bypass duct is connected to the outlet of the secondary cooler.
  • bypass duct is connected to the inlet of the secondary cooler.
  • the selection means comprise an upstream valve placed on the main air duct, upstream of the main charge air cooler, for selectively directing the charge air either to the main cooler, either directly to the engine intake via the bypass duct.
  • the main air duct r comprises a downstream valve, located downstream of the main cooler charge air, connecting the main cooler to the engine intake and adapted to prevent the supercharging air back to the main cooler.
  • the invention enables different implantations of the main charge air cooler.
  • this main cooler can be located next to the engine by being connected to the intake by suitable ducts.
  • the main charge air cooler is located in an air intake chamber (also called air intake plenum) which comprises the intake air distributor. .
  • This solution is particularly advantageous because it makes it possible to remove connecting conduits and, consequently, to limit the space requirement.
  • a closing shutter located in the plenum, downstream of the main charge air cooler, to isolate the volume of air comprised between the upstream side of the main cooler, the cooler main, and engine intake. This isolates the volume of air between the turbocharger and the engine intake by preventing the charge air from flowing back to the main cooler.
  • FIGS. 1A and 1B show an air intake circuit according to a first embodiment of the invention, for two different operating modes
  • FIG. 2A and 2B show an intake air circuit, according to a second embodiment of the invention, for two different operating modes;
  • - Figures 3A and 3B show an intake air circuit according to a third embodiment of the invention, for two different operating modes;
  • FIG. 4A and 4B show an intake air circuit according to a fourth embodiment of the invention, for two different modes of operation.
  • FIGS. 1A and 1B represent a heat engine 10, in particular a diesel engine, intended for a motor vehicle, in particular for a passenger vehicle.
  • the engine 10 includes an intake manifold 12 (hereinafter called “intake” for simplicity) and an exhaust manifold 14 (hereinafter called “exhaust” for simplicity).
  • the engine 10 is supplied by an intake air circuit comprising a main air duct 16 connecting a turbocharger 18 to the intake 12 of the engine.
  • the turbocharger 18 is driven by the exhaust gases from the engine and is supplied by outside air. It produces a pressurized air flow, called "charge air", which is sent to the engine inlet 12.
  • charge air pressurized air flow
  • -p-r-i-ncipal X1-6— is i-terealé, f-açon- -en so- known, a main charge air cooler 20 (abbreviated "RAS").
  • this cooler is to cool the charge air by heat exchange with fresh outside air. It is therefore an air / air type heat exchanger. One can also consider cooling the charge air with the coolant. It is then an air / water type heat exchanger.
  • the exhaust 14 of the engine is connected to an exhaust duct 22 to which a valve is connected
  • valve 28 of proportional type.
  • a heat exchanger 30 also called “exhaust gas recirculation cooler” (English term) whose function is to cool the recirculated exhaust gases which are sent to the engine.
  • the exhaust gases thus recirculated are burned again, together with the intake air, in the engine cylinders to improve combustion and reduce the emission of harmful gases in one environment.
  • the engine 10 with its intake circuit and its exhaust circuit, as just described so far, is of known structure in itself.
  • the- air-circuit-of-air of the invention further comprises a bypass duct 32 which directly connects the air duct main 16, at a point upstream of the main cooler 20, at the inlet 12 of the engine.
  • a selection valve 34 also called “upstream valve”
  • This selection valve has the function of direct the charge air either to the main cooler 20 or directly to the engine intake 12 via the bypass duct 32.
  • a selection valve 36 (called “downstream valve") of the "all or nothing” type, placed downstream from the cooler 20 and connecting the main cooler 20 to the inlet 12, prevents the charge air from flowing back to said main cooler 20.
  • the selection valve 34 is advantageously a three-way type valve actuated by a micromotor and controlled by an appropriate control circuit which takes account of the operating parameters of the heat engine.
  • the device of the invention operates as follows.
  • the selection valve 34 directs the charge air directly to the intake of the engine 12, bypassing the main cooler 20. This charge air is directed directly to the intake of the engine 12, at the same time as part of the recirculated exhaust gases, through the adjustment valve 24.
  • the valve 36 is then closed, the volume of air between the upstream of the main cooler 20, the cooler 20 and the inlet 12 is isolated by the valves 34 and 36.
  • the volume of air between the turbocharger 18 and the inlet of the engine cylinders is reduced, which improves the time response of the engine, especially during - an acceleration.
  • the selection valve 34 directs the charge air to the main cooler 20.
  • the main air duct 16 is connected to the inlet 12 through the valve 36 which is then open. In this normal operating mode, the charge air flow is cooled by the main cooler 20 before being sent to the engine intake.
  • the air circuit further comprises a secondary cooler 38 for the charge air, which is placed upstream of the main cooler 20.
  • This secondary cooler also called - "precooler" -.- (Anglo-Saxon term)
  • the main cooler 20 is an exchanger of the air / air type
  • the secondary cooler 38 is usually an exchanger of the air / water type. It is usually traversed by the engine coolant. This exchanger can also perform the function of heating the intake air to reduce noise and facilitate the regeneration of the particle trap (not shown).
  • the selection valve 34 is placed between the coolers 20 and 38.
  • the bypass duct 32 is connected to the outlet of the secondary cooler 38
  • Figures 2A and 2B correspond respectively to the operating modes of Figures 1A and
  • the charge air is precooled at the outlet of the turbocharger.
  • the charge air is precooled before being sent directly to the intake of the engine.
  • the charge air is precooled before being cooled in the main cooler 20 and being sent to the engine intake.
  • Figures 3A and 3B is similar to that of Figures 2A and 2B.
  • the main difference lies in the fact that the bypass duct 32 is connected to the inlet of the secondary cooler 38.
  • the selection means include two valves: a valve upstream 34 similar to the valve 34 of the two previous embodiments, but placed here upstream of the secondary cooler 38, and another valve 40 placed downstream, therefore at the outlet of the secondary cooler 38.
  • valve 34 directs the charge air to the bypass duct 32, therefore to the intake 12 of the engine.
  • the charge air is sent directly to the intake of the engine, without having been precooled, unlike the previous embodiment.
  • valves 40 and 36 prevent the charge air from reaching the main cooler 20 by isolating it from the rest of the circuit.
  • valve 34 sends the charge air to the secondary cooler 38 and the valve 40 sends the charge air, thus precooled, to the main cooler 20.
  • the charge air is successively precooled. And refxoidi before being sent to the intake of the engine.
  • the main cooler 20 is installed on the engine 10, in the air intake plenum 42 (also called the air intake chamber) that the intake air distributor (not represented).
  • the main elements of the embodiment of Figures 1A and 1B the common elements being designated by the same reference numerals.
  • the selection valve 34 (or "upstream valve"), which has two outputs. One of the outputs of the valve 34 is connected to the bypass duct 32 which leads to the intake 12 of the engine. The other outlet of the valve 34 leads to the inlet of the main cooler 20.
  • control valve 24 is connected to the conduit 26 which recirculates the exhaust gases.
  • a closing flap 46 is located in the plenum 42, downstream of the main cooler 20, to isolate the volume of air between the upstream of the main cooler 20, the cooler 20 and the inlet 12.
  • This shutter 46 constitutes the counterpart of the downstream valve 36 shown in the previous embodiments.
  • the flap can be, for example, of the register type, which makes it possible to limit its size, and controlled by an actuator 45.
  • the flap 46 is closed.
  • the charge air is sent directly to the engine intake 12 via the bypass duct 32.
  • the engine is supplied jointly by the charge air and the recirculated exhaust gases, controlling the flow of charge air being effected by the regulating valve 28, the flow control of the recirculated gases being effected by the valve 24.
  • the flap 46 is open.
  • the valve 34 directs the charge air to the main cooler 20 located in the plenum 42.
  • the charge air passes through the flap 46 which is open, to gain the inlet 12 of the motor, similar to the operating mode of Figure 1B.
  • the intake air circuit of the invention thus makes it possible to be able to send charge air either directly to the engine intake or via the main cooler, possibly by passing through a secondary cooler beforehand.
  • the first mode of operation limits the volume of air in .. exchangers and air ducts, and improve the response time of the engine, especially when accelerating.
  • control elements and in particular the selection means, are controlled by an appropriate control circuit (not shown).
  • This circuit takes into account the operating parameters of the heat engine, in particular the injection parameters, the engine load and the flow rate of the recirculated gases.
  • the invention finds an application to the engines of motor vehicles, and in particular to passenger vehicles.

Abstract

L'invention concerne un circuit d'air d'admission pour un moteur thermique (10) comprenant un conduit d'air principal (16) reliant un turbocompresseur (18) à l'admission (12) du moteur et un refroidisseur principal (20) monté sur le conduit d'air principal pour refroidir l'air de suralimentation envoyé à l'admission du moteur. Il comprend en outre un conduit de dérivation (32) reliant directement le conduit d'air principal (16), en amont du refroidisseur principal (20), à l'admission (12) du moteur, des premiers moyens de sélection (34) pour envoyer l'air de suralimentation soit vers le refroidisseur principal (20), soit directement à l'admission (12) du moteur, et des seconds moyens de sélection (36) aptes à isoler le refroidisseur principal (20) du reste du circuit. Application aux moteurs diesels de véhicules automobiles.

Description

Circuit d'air d'admission pour moteur thermique à turbocompresseur
L'invention se rapporte au domaine des moteurs thermiques à turbocompresseur, en particulier pour véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un circuit d'air d'admission pour un moteur thermique à turbocompresseur, du type comprenant un conduit d'air principal reliant le turbocompresseur à l'admission du moteur et un refroidisseur principal monté sur le conduit d'air principal pour refroidir l'air de suralimentation envoyé à l'admission du moteur.
Les moteurs thermiques utilisés sur les véhicules automobiles, et en particulier les moteurs diesels, sont le plus souvent équipés d'un turbocompresseur pour améliorer les performances du moteur.
Le turbocompresseur, entraîné par les gaz d'échappement du moteur, produit de l'air sous pression, encore appelé "air de suralimentation", qui est envoyé à l'admission du moteur. Ainsi, un moteur thermique à turbocompresseur est alimenté par de l'air sous pression,, à la différence du moteur thermique classique qui est alimenté par de l'air à pression atmosphérique .
Cependant, comme l'air issu du turbocompresseur se trouve à une température élevée, il est nécessaire de le refroidir avant de l'envoyer vers l'admission du moteur, pour que ce dernier puisse fonctionner dans des conditions optimales.
C'est la raison pour laquelle on utilise un refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé RAS) qui est placé en sortie du turbocompresseur pour abaisser la température de l'air de suralimentation. Il est connu pour cela d'utiliser un refroidisseur principal du type air/air qui refroidit l'air de suralimentation par échange thermique avec un flux d'air extérieur.
II est connu aussi de disposer, en amont du refroidisseur principal du type air/air, un refroidisseur secondaire qui est. refroidi à l'eau, que l'on appelle aussi "precooler" (terme anglo-saxon) .
On sait aussi que les moteurs diesels sont habituellement équipés d'un piège à particules pour limiter l'émission de particules nocives dans l'environnement. Il est connu de réduire le bruit dû à la combustion et de faciliter la régénération de ce piège à particules en réchauffant l'air d'admission grâce à un autre échangeur, appelé "Réchauffeur d'Air d'Admission" ("RAA" en abrégé), qui est alimenté par l'eau de refroidissement du moteur.
La présence de ces différents échangeurs, qui a certes un effet bénéfique sur le fonctionnement du moteur, a pour inconvénient de générer un volume d'air supplémentaire contenu dans les échangeurs et les conduits d'air. Or, ce volume d'air exerce une influence directe sur le temps de réponse du moteur à 1 ' accélération .
L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient.
Elle vise en particulier à optimiser le fonctionnement du circuit d'air d'admission des moteurs à turbocompresseur équipés d'un refroidisseur d'air de suralimentation.
L'invention propose à cet effet un circuit d'air d'admission du type défini en introduction, lequel comprend :
- un conduit de dérivation reliant directement le conduit d'air principal, en amont du refroidisseur principal de l'air de suralimentation, à l'admission du moteur,
- des premiers moyens de sélection montés à l'intersection du conduit d'air principal et du conduit de dérivation pour envoyer l'air de suralimentation soit vers le refroidisseur principal, soit directement à l'admission du moteur, et
- des seconds moyens de sélection reliant le refroidisseur principal à l'admission du moteur, en aval du refroidisseur principal, et aptes à isoler ledit refroidisseur principal du reste du circuit.
Ainsi, grâce à ce conduit de dérivation, il est possible d'envoyer directement l'air de suralimentation issu du turbocompresseur vers l'admission du moteur, en contournant ainsi le refroidisseur principal. Ceci a pour avantage, en particulier lors d'une accélération du moteur, d'améliorer le temps de réponse de ce moteur en réduisant le volume d'air compris entre le turbocompresseur et l'entrée du moteur, c'est- à-dire l'entrée des cylindres.
Pour réduire davantage le volume d'air compris entre le turbocompresseur et l'entrée du moteur, les seconds moyens de sélection permettent d'isoler le refroidisseur principal du reste du circuit.
Par contre, en mode de fonctionnement normal, les premiers moyens de sélection dirigent l'air de suralimentation vers le refroidisseur principal pour produire un flux d'air refroidi qui est envoyé à l'admission du moteur.
Dans le sens où il est utilisé ici, le terme "admission" désigne de façon générale le collecteur d'admission qui reçoit l'air de suralimentation et qui le dirige vers les cylindres du moteur. Dans les moteurs du type précité, il est connu aussi de recirculer une partie des gaz d'échappement en les envoyant vers le collecteur d'admission pour les brûler à nouveau dans les cylindres du moteur et réduire l' émission de gaz nocifs.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le conduit d'air principal comporte une vanne de réglage servant à contrôler le débit de recirculation des gaz d'échappement du moteur.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le circuit d'air d'admission comprend en outre un refroidisseur secondaire pour l'air de suralimentation, qui est placé en amont du refroidisseur principal d'air de suralimentation.
Dans une première variante de réalisation, le conduit de dérivation est relié à la sortie du refroidisseur secondaire.
Dans une autre variante de réalisation, le conduit de dérivation est relié à l'entrée du refroidisseur secondaire.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de sélection comprennent une vanne amont placée sur le conduit d'air principal, en amont du refroidisseur principal d'air de suralimentation, pour diriger sélectivement l'air de suralimentation soit vers le refroidisseur principal, soit directement à l'admission du moteur via le conduit de dérivation.
II est avantageux, en outre, que le conduit dr air principal comprenne une vanne aval, placée en aval du refroidisseur principal d'air de suralimentation, reliant le refroidisseur principal à l'admission du moteur et apte à empêcher l'air de suralimentation de refluer vers le refroidisseur principal.
L'invention permet de réaliser différentes implantations du refroidisseur principal d'air de suralimentation.
En effet, ce refroidisseur principal peut être situé à côté du moteur en étant relié à l'admission par des conduits appropriés .
Cependant, dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le refroidisseur principal d'air de suralimentation est implanté dans une chambre d'admission d'air (encore appelée plénum d'admission d'air) que comporte le répartiteur d'air d'admission.
Cette solution est particulièrement avantageuse car elle permet de supprimer des conduits de liaison et, par conséquent, de limiter l'encombrement.
Dans cette dernière forme de réalisation, on peut prévoir un volet de -fermeture implanté dans - le plénum, en aval du refroidisseur principal d'air de suralimentation, pour isoler le volume d'air compris entre l'amont du refroidisseur principal, le refroidisseur principal, et l'admission du moteur. On isole ainsi le volume d'air compris entre le turbocompresseur et l'admission du moteur en empêchant l'air de suralimentation de refluer vers le refroidisseur principal.
Dans la description qui suit, donnée seulement a titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- les Figures 1A et 1B montrent un circuit d'admission d'air selon une première forme de réalisation de l'invention, pour deux modes de fonctionnement différents ;
- les Figures 2A et 2B montrent un circuit d'air d'admission, selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, pour deux modes de fonctionnement différents ; - les Figures 3A et 3B montrent un circuit d'air d'admission selon une troisième forme de réalisation de l'invention, pour deux modes de fonctionnement différents ; et
- les Figures 4A et 4B montrent un circuit d'air d'admission selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, pour , deux modes de fonctionnement différents .
On se réfère d'abord aux Figures 1A et 1B qui représentent un moteur thermique 10, en particulier un moteur diesel, destiné à un véhicule automobile, en particulier à un véhicule de tourisme .
Le moteur 10 comprend un collecteur d'admission 12 (appelé par la suite "admission" pour simplifier) et un collecteur d'échappement 14 (appelé par la suite "échappement" pour simplifier) .
Le moteur 10 est alimenté par un circuit d'air d'admission comprenant un conduit d'air principal 16 reliant un turbocompresseur 18 à l'admission 12 du moteur. Le turbocompresseur 18 est entraîné par les gaz d'échappement du moteur et est alimenté par de l'air extérieur. Il produit un flux d'air sous pression, appelé "air de suralimentation", qui est envoyé à l'admission 12 du moteur. Sur le conduit d'air
-p-r-i-ncipal X1-6— est i-terealé, de f-açon- -en soi- connue, un refroidisseur principal 20 d'air de suralimentation (appelé "RAS" en abrégé) .
Ce refroidisseur a pour fonction de refroidir l'air de suralimentation par échange thermique avec de l'air frais extérieur. Il s'agit donc d'un échangeur de chaleur du type air/air. On peut également envisager de refroidir l'air de suralimentation avec le liquide de refroidissement. Il s'agit alors d'un échangeur de chaleur du type air/eau.
De façon en soi connue, l'échappement 14 du moteur est relié à un conduit d'échappement 22 sur lequel est raccordée une vanne
24 qui permet de recirculer vers le moteur une partie des gaz d'échappement grâce à un conduit 26. Pour augmenter la quantité des gaz recirculés, la pression du circuit d'air principal est réduite au moyen d'une vanne 28 de type proportionnel.
En aval de la vanne 24 est monté un échangeur de chaleur 30 encore appelé "exhaust gas recirculation cooler" (terme anglo- saxon) dont la fonction est de refroidir les gaz d'échappement recirculés qui sont envoyés au moteur. Les gaz d'échappement ainsi recirculés sont brûlés à nouveau, en même temps que l'air d'admission, dans les cylindres du moteur pour améliorer la combustion et diminuer l'émission de gaz nocifs dans 1 ' environnement.
Le moteur 10 avec son circuit d'admission et son circuit d'échappement, tel qu'il vient d'être décrit jusqu'à présent, est de structure en soi connue.
Comme indiqué précédemment, il a pour inconvénient d'augmenter le volume d'air présent dans le circuit d'admission entre le turbocompresseur 18 et l'admission 12, ce qui augmente le temps de réponse du moteur, notamment à l'accélération.
Pour—év-i-te-r—cet inconvénient-,— le- circuit-d-'-a-i-r—d'admission de l'invention comprend, en outre, un conduit de dérivation 32 qui relie directement le conduit d'air principal 16, en un point situé en amont du refroidisseur principal 20, à l'admission 12 du moteur. Pour cela, une vanne de sélection 34 (encore appelée "vanne amont") est placée en amont du refroidisseur 20, à l'intersection du conduit d'air principal 16 et du conduit de dérivation 32. Cette vanne de sélection a pour fonction de diriger l'air de suralimentation soit vers le refroidisseur principal 20, soit directement à l'admission 12 du moteur via le conduit de dérivation 32.
Dans cette dernière position, une vanne de sélection 36 (appelée "vanne aval") de type "tout ou rien", placée en aval du refroidisseur 20 et reliant le refroidisseur principal 20 à l'admission 12, empêche l'air de suralimentation de refluer vers ledit refroidisseur principal 20.
La vanne de sélection 34 est avantageusement une vanne de type trois voies actionnée par un micromoteur et pilotée par un circuit de commande approprié qui tient compte des paramètres de fonctionnement du moteur thermique.
Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante. Dans le mode de fonctionnement de la Figure 1A, la vanne de sélection 34 dirige l'air de suralimentation directement vers l'admission du moteur 12, en contournant le refroidisseur principal 20. Cet air de suralimentation est dirigé directement à l'admission du moteur 12, en même temps qu'une partie des gaz d'échappement recirculés, au travers de la vanne de réglage 24. La vanne 36 est alors fermée, le volume d'air compris entre l'-amont du refroidisseur principal 20, le refroidisseur 20 et l'admission 12 est isolé par les vannes 34 et 36. Dans ce mode de fonctionnement, le volume d'air compris entre le turbocompresseur 18 et l'entrée des cylindres du moteur est réduit, ce qui permet d'améliorer le temps de réponse du moteur, notamment lors-- 'une accélération."
En revanche, dans le mode de fonctionnement normal tel que représenté à la Figure 1B, la vanne de sélection 34 dirige l'air de suralimentation vers le refroidisseur principal 20.
Le conduit d'air principal 16 est relié à l'admission 12 au travers de la vanne 36 qui est alors ouverte. Dans ce mode de fonctionnement normal, le flux d'air de suralimentation est refroidi par le refroidisseur principal 20 avant d'être envoyé à l'admission du moteur.
On se réfère maintenant aux Figures 2A et 2B qui montrent une autre forme de réalisation proche de celle des Figures 1A et 1B. Les éléments communs sont désignés par les mêmes références numériques. Dans cette forme de réalisation, le circuit d'air comprend, en outre, un refroidisseur secondaire 38 pour l'air de suralimentation, qui est placé en amont du refroidisseur principal 20. Ce refroidisseur secondaire, encore appelé -"precooler" -.- (terme anglo-saxon) , a pour fonction de prérefroidir l'air de suralimentation avant son refroidissement par le refroidisseur principal 20. Alors que le refroidisseur principal 20 est un échangeur du type air/air, le refroidisseur secondaire 38 est habituellement un échangeur du type air/eau. Il est habituellement parcouru par le liquide de refroidissement du moteur. Cet échangeur peut aussi réaliser la fonction de réchauffer l'air d'admission pour réduire le bruit et faciliter la régénération du piège à particules (non représenté).
Dans la forme de réalisation des Figures 2A et 2B, la vanne de -sélection—34 est- -placée entre les refroi-d-isseurs 20-et 38. Ainsi, le conduit de dérivation 32 est relié à la sortie du refroidisseur secondaire 38. Les Figures 2A et 2B correspondent respectivement aux modes de fonctionnement des Figures 1A et
1B. La différence principale réside dans le fait que, dans les
-deux -modes de fonctionnement,- l'air de suralimentation est prérefroidi à la sortie du turbocompresseur. Ainsi, dans le cas de la Figure 1A, l'air de suralimentation est prérefroidi avant d'être envoyé directement à l'admission du moteur. Dans le cas de la Figure 2B, l'air de suralimentation est prérefroidi avant d'être refroidi dans le refroidisseur principal 20 et d'être envoyé à l'admission du moteur.
La forme de réalisation des Figures 3A et 3B s'apparente à celle des Figures 2A et 2B. La différence principale réside dans le fait que le conduit de dérivation 32 est relié à l'entrée du refroidisseur secondaire 38.
Les moyens de sélection comprennent deux vannes : une vanne amont 34 analogue à la vanne 34 des deux modes de réalisation précédents, mais placée ici en amont du refroidisseur secondaire 38, et une autre vanne 40 placée en aval, donc à la sortie du refroidisseur secondaire 38.
Dans le mode de- fonctionnement de . la Figure 3A, la vanne 34 dirige 1 ' air de suralimentation vers le conduit de dérivation 32, donc vers l'admission 12 du moteur. Ainsi, l'air de suralimentation est envoyé directement à l'admission du moteur, sans avoir été prérefroidi, contrairement à la forme de réalisation précédente.
Les vannes 40 et 36 empêchent l'air de suralimentation de parvenir au refroidisseur principal 20 en l'isolant du reste du circuit.
Dans le mode de fonctionnement de la Figure 3B, la vanne 34 envoie l'air_ de -suralimentation vers le refroidisseur secondaire 38 et la vanne 40 envoie l'air de suralimentation, ainsi prérefroidi, vers le refroidisseur principal 20.
Ainsi, l'air de suralimentation est successivement prérefroidi .et refxoidi avant d'être-envoyé à l'admission du moteur.
On se réfère maintenant aux Figures 4A et 4B qui montrent une autre forme de réalisation de l'invention qui s'apparente à la forme de réalisation des Figures 1A et 1B.
Dans cette forme de réalisation, le refroidisseur principal 20 est implanté sur le moteur 10, dans le plénum d'admission d'air 42 (encore appelé chambre d'admission d'air) que comporte le répartiteur d'air d'admission (non représenté). On retrouve dans cette forme de réalisation les éléments principaux de la forme de réalisation des Figures 1A et 1B, les éléments communs étant désignés par les mêmes références numériques. Sur le conduit d'air principal 16, est montée la vanne de sélection 34 (ou "vanne amont"), laquelle présente deux sorties. Une des sorties de la vanne 34 est reliée au conduit de dérivation 32 qui aboutit à l'admission 12 du moteur. L'autre sortie de la vanne 34 mène à l'entrée du refroidisseur principal 20.
Comme dans la forme de réalisation des Figures 1A et 1B, la vanne de réglage 24 est reliée au conduit 26 qui recircule les gaz d ' échappement .
Un volet de fermeture 46 est implanté dans le plénum 42, en aval du refroidisseur principal 20, pour isoler le volume d'air compris entre l'amont du refroidisseur principal 20, le refroidisseur 20 et l'admission 12. Ce volet de fermeture 46 constitue l'homologue de la vanne aval 36 représentée dans les formes de réalisation précédentes. Le volet peut être, par exemple, du type a registre, ce qui permet de limiter son encombrement, et commandé par un actionneur 45.
Dans le mode de fonctionnement de la Figure 4A, le volet 46 est fermé. L'air de suralimentation est envoyé directement à l'admission 12 du moteur par l'intermédiaire du conduit de dérivation 32. Le moteur est alimenté conjointement par l'air de suralimentation et les gaz d'échappement recirculés, le contrôle du débit d'air de suralimentation s 'effectuant par la vanne de réglage 28, le contrôle du débit des gaz recirculés s 'effectuant par la vanne 24.
Dans le mode de fonctionnement de la Figure 4B, le volet 46 est ouvert. La vanne 34 dirige l'air de suralimentation vers le refroidisseur principal 20 implanté dans le plénum 42. A sa sortie du refroidisseur principal 20, l'air de suralimentation passe à travers le volet 46 qui est ouvert, pour gagner l'admission 12 du moteur, de façon analogue au mode de fonctionnement de la Figure 1B.
Le circuit d'air d'admission de l'invention permet ainsi de pouvoir envoyer l'air de suralimentation soit directement à l'admission du moteur, soit par l'intermédiaire du refroidisseur principal, éventuellement en passant au préalable au travers d'un refroidisseur secondaire. Le premier mode de fonctionnement permet de limiter le volume d'air contenu dans ..les échangeurs et les conduits d'air, et d'améliorer le temps de réponse du moteur, notamment à l'accélération.
Dans les différentes formes de réalisation de l'invention, les éléments de commande, et en particulier les moyens de sélection, sont pilotés par un circuit de commande approprié (non représenté). Ce circuit tient compte des paramètres de fonctionnement du moteur thermique, notamment des paramètres d'injection, de la charge du moteur et du débit des gaz recirculés.
L'invention trouve une application aux moteurs de véhicules -automobiles, et notamment aux véhicules de tourisme.

Claims

Revendications
1. Circuit d'air d'admission pour un moteur thermique à turbocompresseur, comprenant un conduit d'air principal (16) reliant le turbocompresseur à l'admission (12) du moteur et un refroidisseur principal (20) monté sur le conduit d'air principal pour refroidir 1 ' air de suralimentation envoyé à l'admission du moteur,
caractérisé en ce qu'il comprend :
- un conduit de dérivation (32) reliant directement le conduit d'air principal (16), en amont du refroidisseur principal (20) de l'air de suralimentation, à l'admission (12) du moteur,
- des premiers moyens de sélection (34 ; 40) montés à l'intersection du conduit d'air principal (16) et du conduit de dérivation (32) pour envoyer l'air de suralimentation soit vers le refroidisseur principal (20), soit directement à l'admission (12) du moteur, et
- des seconds moyens de sélection (36 ; 46) reliant le refroidisseur principal --(20 ) -à l 'admi-ssion- ( 12 ) du moteur, en aval du refroidisseur principal (20), et aptes à isoler ledit refroidisseur principal (20) du reste du crcuit.
2. Circuit d'air d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'air principal (16) comporte une vanne de réglage (28) servant à contrôler le débit de recirculation des gaz d'échappement du moteur.
3. Circuit d'air d'admission selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un refroidisseur secondaire (38) pour l'air de suralimentation est placé en amont du refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation, et en ce que le conduit de dérivation (32) est relié à la sortie du refroidisseur secondaire (38) .
4. Circuit d'air d'admission selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé"en" ce qu'un refroidisseur secondaire™"(-38-)" pour l'air de suralimentation est placé en amont du refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation, et en ce que le conduit de dérivation (32) est relié à l'entrée du refroidisseur secondaire (38) .
5. Circuit d'air d'admission selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de sélection comprennent une vanne amont (34) placée sur le conduit d'air principal (16), en amont du refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation, pour diriger sélectivement l'air de suralimentation soit vers ledit refroidisseur principal (20), soit directement à l'admission (12) du moteur via le conduit de dérivation (32) .
6. Circuit d'air d'admission selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit d'air principal (16) comprend une vanne aval (36) , placée en aval du refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation, reliant le refroidisseur principal (20) à l'admission (12) du moteur et apte à empêcher l'air de suralimentation de refluer vers le refroidisseur principal (20) .
7. Circuit d'air d'admission selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation , est implanté dans un plénum d'admission d'air (42) que comporte le répartiteur d'air d' admission.
8. Circuit d'air d'admission selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un volet de fermeture (46) implanté dans le plénum d'admission d'air (42), en aval du refroidisseur principal (20) d'air de suralimentation, pour isoler le volume d'air compris entre l'amont du refroidisseur principal (20), le refroidisseur (20) et l'admission (12) du moteur.
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