WO2016193597A1 - Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement munis de vanne de regulation - Google Patents

Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement munis de vanne de regulation Download PDF

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Arnaud Dupuis
Diego Rafael Veiga Pagliari
David Roth
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
Borgwarner Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a turbocharged engine assembly with two exhaust pipes with maintaining closure of at least one output passage of the engine during the exhaust phase of the gases generated inside the engine during combustion .
  • Such an engine assembly comprises an internal combustion engine with at least one cylinder comprising two exhaust gas outlet passages closed sequentially by a respective exhaust valve.
  • the assembly also includes a turbocharger and an exhaust system comprising two exhaust pipes.
  • Such an engine assembly can be advantageously but not only a four-stroke gasoline engine.
  • FIG. 1 shows a supercharged gasoline engine assembly according to the closest prior art described in particular in the document WO-A-2009/105463.
  • Such an engine assembly is known under the name VEMB, abbreviation of the English name of "Valve Event Modulated Boost", translated into French by supercharging controlled by motor distribution.
  • VEMB a supercharged gasoline engine assembly
  • EGR line an exhaust gas recirculation line at the engine intake
  • a thermal combustion engine comprises a cylinder block provided with at least one cylinder, preferably several cylinders and an air intake inlet or an air intake manifold for the gasoline air mixture in each cylinder and an exhaust gas outlet resulting from the combustion of the mixture in each cylinder.
  • the output of the engine is connected to an exhaust manifold 5 supplying an exhaust duct 4, 9 exhausting the exhaust gases to the outside.
  • the turbocharged engine comprises a turbine 2 and a compressor 3.
  • the turbine 2 is disposed downstream of the exhaust manifold 5 in the exhaust pipe 4 while the compressor 3 is disposed upstream of the intake manifold. to the engine.
  • the turbine 2 comprises a turbine wheel recovering at least partially a kinetic energy created in the exhaust gas passing therethrough, the rotary member being a wheel of the turbine being rotated by the exhaust gases leaving the collector. 'exhaust.
  • the turbine 2 drives the compressor 3 by being secured to it by an axis, the compressor 3 is traversed by fresh air for supplying air to the engine, air compressor 3 compresses.
  • the air which is then called supercharging air is supplied by the air supply line to a charge air cooler 25 to cool the air leaving the compressor 3.
  • a butterfly valve 26 regulating the flow of air into the air intake manifold of the motor forming the engine air inlet.
  • exhaust gas removal means for example one or more catalysts, in particular oxidation, reduction or three-way, associated or not with a particulate filter.
  • a selective catalytic reduction system or RCS system may also be provided in the exhaust duct 9.
  • EGR line exhaust gas recirculation line at the intake of engine air
  • spark ignition and compression ignition engines to recirculate the exhaust gases to the engine air intake to reduce nitrogen oxide emissions.
  • Such a system is also known by the Anglo-Saxon acronym EGR for "Exhaust Gas Recirculation" which means Recirculation of Exhaust Gas.
  • An EGR line 1 1 has a stitching 12 on the exhaust duct to withdraw a portion of the exhaust gas from this duct and a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line 1 1, these gases are then very hot.
  • the line RGE 1 1 opens on the intake of air upstream of the compressor 3 it feeds.
  • a valve 24 called EGR valve equips the EGR line 1 1, advantageously downstream of the cooler 23 to open or close the flow of gas to the inlet.
  • the thermal combustion engine forming part of the set 1 said supercharging controlled by engine distribution has at least one cylinder, in Figure 1 three cylinders.
  • Each engine cylinder is equipped with an intake valve and two exhaust valves. These exhaust valves are respectively associated with a first or a second exit passage in a cylinder and selectively open and close their associated passage.
  • each cylinder It is the same for the intake valve associated with an inlet passage in each cylinder.
  • the two outlet passages of each cylinder which are closed and opened sequentially by their associated exhaust valve open on a different exhaust manifold 5, 7 each supplying a dedicated exhaust duct 4, 6, the two ducts 4, 6 exhaust does not follow the same course as will be detailed below.
  • the first outlet passage of each cylinder is connected to the first manifold 5 and the second outlet passage is connected to the second manifold 7.
  • a motor assembly 1 said supercharging controlled by engine distribution therefore comprises a first duct 4 said exhaust turbine 2 leaving a first exhaust manifold 5 and a second duct 6 said discharge from a second exhaust manifold 7, the exhaust manifolds 5, 7 being each respectively connected to one of two sets of first or second outlet passages provided with their exhaust valves provided for each cylinder.
  • the first duct 4 leads to an inlet face of the turbine 2 of the turbocharger being extended by a main expansion passage inside the turbine 2 by housing a turbine wheel to recover the kinetic energy contained in the exhaust gas passing through it.
  • the second duct 6 bypasses the turbine 2 without entering but joins further downstream of the turbine 2 a third duct 9, outside the turbine 2, connected to an outlet face of the turbine 2 for the evacuation of the exhaust gas the main flash passage having been in exchange for energy with the turbine wheel so that there is only one and only exhaust duct 9 passing clearance elements 10 placed at the end of the exhaust system. It follows that, in such a motor-controlled supercharging engine assembly according to the state of the art, the second duct 6 has no penetrating extension in the turbine 2.
  • the function of the first duct 4 said exhaust duct turbine is to allow a first flow of exhaust gas through the turbine 2 and its rotary energy recovery member in the form of a wheel to provide the power to the compressor 3.
  • the function of the second duct 6, said discharge duct and fed by a second exhaust manifold 7, different and independent of the first exhaust manifold 5 of the first duct 4, is to allow a second flow of independent exhaust gas and different from the first flow to circumvent the turbine 2 and in particular its wheel and thus discharge the turbine 2 of the total flow of exhaust gas by decreasing the flow of exhaust gas therethrough by subtraction of the second stream to the total flow.
  • a discharge valve which may be internal or external to the turbine serves to limit the pressure of the exhaust gas on the turbine wheel of the turbocharger by opening a bypass of the exhaust gas. so that they no longer pass through the turbine and its wheel.
  • a limitation of the speed of the wheel of the turbine is thus obtained, which also limits the speed of rotation of the wheel provided in the compressor being integral with the wheel of the turbine, which also limits the compression of the turbine. intake air.
  • a relief valve associated with a turbine for the regulation of the flow of exhaust gas therethrough is no longer necessary with a motor-controlled supercharging engine assembly having two exhaust ducts each leaving a collector respective exhaust.
  • Such an engine assembly improves the efficiency of the engine cycle by reducing the engine pumping during the exhaust phase of a four-stroke cycle, which has a favorable impact on the engine consumption. . Better control of the energy recovered by the turbine is therefore performed, which implies better management of the engine load.
  • the opening of the exhaust valve indirectly connected to the second duct 6 occurs very often after the opening of the exhaust valve of the same cylinder connected to the first duct 4 and still during the exhaust phase of the four-stroke cycle of the engine, even on the latest phasing of the opening of the exhaust valve connected to the second duct 6. There thus occurs a period of time for which the two valves d exhaust are open at the same time, which makes the function of the second discharge duct 6 still operational, while this may be unfavorable under certain operating conditions of the engine assembly 1.
  • the second exhaust duct 6 of the exhaust system in a motor-controlled supercharging engine assembly may not be closed, while it would be advantageous for it to be so as to make passing the entire flow of exhaust gas through the turbine 2 by its rotary member, so by the first duct 4 said exhaust turbine.
  • the continuous opening of the second discharge duct 6 decreases the power available to the turbine 2, due to a lower flow rate of gas passing through the impeller of the turbine 2, which results in a degradation the engine response, especially in transient conditions and steady state conditions.
  • Such permanent opening of the second conduit 6 is not preferred and should be remedied under certain operating conditions of the engine assembly 1.
  • first conduit 4 through the turbine 2. It would be advantageous for this first exhaust duct 4 per turbine can for example be closed or have a reduced flow rate under certain operating conditions. of the engine, in particular but not limitatively when it is necessary to heat the pollution control elements 10 downstream of the turbine 2 in the exhaust system which need to reach a minimum temperature to ensure an optimal depollution.
  • Document FR-A-2,835,882 discloses a motor assembly with a system with two exhaust pipes respectively connected to a series of first valves and second exhaust valves, each cylinder of the engine having a first and a second exhaust valve closing one of the two outlet passages that each cylinder comprises. This document discloses means for closing at least one series of the two valves according to operating conditions of the engine then in force.
  • the problem underlying the invention is, in a turbocharged engine assembly said supercharging controlled by two exhaust ducts engine distribution, to control the flow in the so-called exhaust duct by turbine in exchange for energy with the turbine, this directly at the output of the engine on the first output passage of the two passages that presents the cylinder or each cylinder of the engine, in a simple and effective way avoiding the phenomena of malfunction of the engine can occur when maintaining the closing of this first exit passage during the exhaust phase.
  • a method of controlling an exhaust of an internal combustion engine assembly of a motor vehicle comprising a turbocharger comprising a turbine and a compressor, and a control system.
  • the engine comprising at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation and movable within said at least one cylinder between an innermost position called Top Dead Center and a least internal position called Low Dead Point , said at least one cylinder having a first and a second outlet passage opening into the exhaust system for an exhaust gas exhaust from combustion in the engine and an intake passage, the first and the second passage with respectively a first and a second exhaust valve and the intake passage being provided with an intake valve, the exhaust valves, open passing them between the Low Dead Point and the High Dead Point during an exhaust phase and the intake valve opening its passage between the Top Dead Point and the Low Dead Point according to a crank angle of rotation with, for each valve, a predetermined opening advance and a closing delay with respect to said dead points, the exhaust having two gas exhaust flows at the output of
  • the technical effect is to obtain a modulation of at least the first flow directly at the engine output and during exhaust phases, which gives more responsiveness to the control method than regulation by a valve disposed on the first conduit to interrupt the first flow.
  • the operating conditions of the engine, in intake and exhaust are adapted to the closure of the first flow contrary to the state of the art that had not considered the impact of closing the first flow on the operation of the engine.
  • the first output passage of said at least one cylinder is kept closed during the exhaust phase, on the one hand, when no request for engine power is in progress. , which would require the operation of the turbine in energy recovery and thus its supply by the first flow and, secondly, when a need for discharge of the turbine is existing or a need for heating of depollution elements present in the exhaust system is required, the heating being exerted by the second stream which is hotter than the first stream having lost calories upon contact with the turbine wheel.
  • the position in advance at the opening of the second exhaust valve of said at least one cylinder dedicated to the second flow is adjusted to a position at least equal to or greater than the position of bottom dead point in combination with an advance position at the opening of the intake valve at least equal to or greater than the closing delay position of the second exhaust valve with a width of a valve lift law for the second valve of escapement between the advance position at the opening of the second exhaust valve and the closing delay of the second exhaust valve which is not less than 140 ° angle of the crankshaft of the engine.
  • the operating conditions of the motor, for closing the first flow and if necessary the second flow are evaluated by monitoring at least one operating parameter of the engine, said at least one operating parameter being selected from the following parameters taken individually or in combination: the engine speed, the time elapsed after starting, the temperature of the exhaust gas, the temperature of the engine, one or more parameters representative of the engine load such as an intake pressure of air at the engine inlet or a demand for power emitted by the driver of the vehicle.
  • the interruption of the first stream is carried out:
  • the invention also relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine with at least one cylinder, a turbocharger comprising a turbine and a compressor, and an exhaust system for the implementation of such a method, the engine comprising at least one cylinder having a first and a second exhaust passage for exhaust gas exhaust from combustion in the engine, the first and second output passages being respectively provided with a first and a second exhaust valve, the first outlet passage being connected to a first manifold while the second outlet passage is connected to a second manifold, the exhaust system comprising a first so-called exhaust duct by the turbine starting from the first manifold an exhaust duct and a second discharge duct from the second exhaust manifold for exhausting gases from combustion in the engine during a e exhaust phase, the turbine having a main expansion passage in which is housed a turbine wheel, the first conduit opening into the main expansion passage at the inlet of the turbine, characterized in that the first output passage of said least one cylinder is provided with active holding means during the exhaust phase of the engine and in the second conduit
  • the second output passage of said at least one cylinder is provided with active closure holding means during the exhaust phase of the engine, the closing means of one of the output passages being independent of the means of closing the other of the two outlet passages of said at least one cylinder.
  • the closing means are means for holding the associated exhaust valve in a deactivated position in which the exhaust valve closes its associated outlet passage of said at least one cylinder during the exhaust phase.
  • the closing means are in the form of a cam displacement system with disengageable pusher or disengageable pawl or a sliding cam, the pusher or the latch being associated with a hydraulic or electrical control, or in the form an electromagnetic valve or a pneumatic valve.
  • the exhaust system comprises a third duct outside the turbine at the outlet of the turbine, the third duct evacuating the exhaust gas from the main expansion passage and said at least one bypass portion out of the turbine, the third duct comprising exhaust pollution removal elements passing therethrough.
  • the invention also aims to solve the problem, complementary to that explained above, which is to selectively control the flow in the two ducts of a motor assembly said supercharging controlled by motor distribution to two ducts. exhaust in a simple and effective way directly in each of the two exhaust ducts according to the operating conditions then in force of the engine assembly.
  • a control method of an internal combustion engine assembly of a motor vehicle comprising a turbocharger comprising a turbine and a compressor, and an exhaust system having two gas streams. exhaust to an output of the engine, a first flow through the turbine housing a partial recovery wheel of energy contained in the exhaust gas a second flow joining the first flow downstream of the wheel in the bypassing, such that the two flows are selectively interrupted temporarily, on the one hand, the first flow being interrupted in the exhaust system when a minimum temperature of the exhaust gas is required or when engine operating conditions induce a risk turbocharger pumping, operating conditions suspending the interruption of the first flow being an increase in an engine load requiring use of the turbocharger and, secondly, the second flow being interrupted during an increase of a load of the engine requiring use of the turbocharger, operating conditions suspending the interruption of the second flow being a risk of pumping the turbocharger, the operating conditions of the engine being evaluated by monitoring at least one operating parameter of the motor selected from the following parameters taken singly or in combination: motor, the time
  • This method may advantageously be combined with the control method described above, or be applied independently of it.
  • the technical effect is to obtain better control of a motor supercharging engine controlled by engine distribution with a two-pipe exhaust system, the interruption being in the exhaust system is- that is to say in the exhaust ducts respectively channeling the first and second flows and not directly at the output of the engine, which is easier to achieve.
  • the first flow is interrupted:
  • the interruption of the first flow ceasing when one or more parameters representative of the engine load followed to evaluate the suspensive operating conditions indicate a need for operation of the turbocharger with a value of the required air intake pressure of the engine required at atmospheric pressure.
  • the second flow is interrupted:
  • the invention also relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine, a turbocharger comprising a turbine and a compressor, and an exhaust system for the implementation of such a method, the engine comprising at least one cylinder having two outlet passages for exhausting exhaust gases from combustion in the engine, the first outlet passage being connected to a first manifold while the second outlet passage is connected to a second manifold for exhausting exhaust gas from the combustion in the engine, the exhaust system comprising a first conduit said exhaust from the turbine starting from the first exhaust manifold and a second duct said discharge from the second exhaust manifold for the ducting of the exhaust gases by the first and second ducts the turbine being provided with a housing having in its interior a passage p main relaxation in which is housed a turbine wheel and the first conduit opening into the main passage of expansion by an inlet face of the housing, the second conduit bypassing the wheel of the
  • the flow interruption means are in the form of a control valve associated respectively with the first and second ducts.
  • each valve is a control valve of the type of turbocharger discharge valve, throttle body, engine valve, diaphragm or plug, this valve being provided with an electric actuator, pneumatic or hydraulic which is specific to it.
  • the second conduit opens through the inlet face of the casing in at least one internal bypass portion to the casing bypassing the main relief passage, the main relief passage and said at least one branch portion joining at an outlet face of the casing, the exhaust system comprising a third duct external to the turbine being connected to the outlet face of the turbine casing for exhaust gas discharge out of the turbine.
  • the flow interruption means are in the form of control valve positioned for each pipe or on the collector exhaust associated with said conduit, or is in the casing of the turbine on the main relief passage and, when present, on said at least a branch portion.
  • a face of the turbine vis-à-vis the first and second exhaust manifolds comprises a flange attached to a flange equipping each manifold, exhaust regulating valve of each of the first and second conduits being positioned between the flange of the respective exhaust manifold and the flange of the turbine.
  • the invention also relates to the motor vehicle comprising the motor assembly described above.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of an engine-controlled supercharged turbocharged engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust pipes starting from the closest state of the art
  • FIG. 1a is a schematic representation of a turbocharged turbocharged engine-controlled engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust ducts with each duct equipped with a control valve according to a first embodiment of FIG. the present invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust ducts according to one embodiment of the present invention, the turbine being traversed by the extensions of the two ducts and the engine comprising means for maintaining in closing the first passage of the two output passages that the cylinder or cylinders have,
  • FIG. 3 is a schematic representation of a cycle of an internal combustion engine showing the various stages of the cycle and the succession of exhaust and intake phases with the opening of an exhaust valve and an intake valve,
  • FIG. 4 is a schematic representation of a valve lift with opening advance and closing delay of the valve
  • FIG. 5 shows three examples of positions of advance in opening and delay in closing of the intake and exhaust valves, the example of the bottom of this figure being in accordance with the method of controlling an exhaust according to the present invention
  • FIG. 6 illustrates three curves as a function of time of the average effective pressure or PME for respectively a conventional turbocharged engine, a turbocharged engine with supercharging controlled by motor distribution, these two curves being obtained by a motor assembly conforming respectively to each of the two. state of the art and a curve being obtained for an engine assembly according to the present invention
  • FIG. 7 illustrates the engine torque as a function of the engine speed for respectively a circulation in the second activated and deactivated duct, for low engine speeds, a motor torque gain resulting from the deactivation of the second duct that can be obtained according to FIG. motor assembly according to the present invention
  • FIG. 8 shows two temperature rise curves according to the time at the end of the exhaust system for respectively a motor-controlled supercharging engine assembly according to the state of the art and an engine assembly according to the present invention.
  • Figures 1 to 4 relate to the first aspect of the invention.
  • Figures 1a and 8 relate to the second aspect of the invention.
  • downstream and upstream are to be taken in the direction of the flow of the exhaust gas out of the engine or again to the engine inlet for the recirculation line, an element in the system. exhaust system downstream of the engine being further away from the engine than another element upstream of the element.
  • the engine assembly includes the engine as well as its auxiliaries for the intake of air into the engine and for the exhaust of gases out of the engine, a turbocharger also forming part of the engine assembly, the turbine being included in the exhaust system of the engine assembly.
  • Figure 1 has already been described in the introductory part of the present application.
  • Figures 1a and 2 which shows two alternative modes according to the present invention, it relates to a motor assembly 1 with internal combustion supercharging controlled by motor distribution of a motor vehicle.
  • the engine comprises at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation and movable within said at least one cylinder between an innermost position called Top Dead Center and a least internal position called Low Dead Point. .
  • the Top Dead Center is the highest point that can reach the piston in the cylinder and conversely the Low Dead Point is the lowest point that the piston can reach, the stroke being the length of the path between the Top Dead Center and the Dead Point Low.
  • FIG 2 there is illustrated three cylinders, which is not limiting.
  • Each cylinder has first and second outlet passages opening into the exhaust system for an exhaust gas exhaust from combustion in the engine and an intake passage for the entry of air into the cylinder beforehand. to combustion.
  • the first and second output passages are respectively provided with a first and a second exhaust valve 19, 19a.
  • the first output passage is connected to a first collector 5 while the second output passage is connected to a second collector 7.
  • the exhaust system comprises a first exhaust duct 4 by the turbine 2 from the first exhaust manifold 5 and a second duct 6 called discharge from the second exhaust manifold 7 for evacuation gases from combustion in the engine during an exhaust phase.
  • the turbine 2 has a main expansion passage, not referenced in the figures, in which is housed a turbine wheel.
  • the first conduit 4 opens into the main expansion passage at the inlet of the turbine 2.
  • the first outlet passage of said at least one cylinder is provided with active holding means 20 during the exhaust phase of the engine and the second duct 6 opens at the inlet of the turbine 2 in at least one branch portion 8 internal to the turbine 2 bypassing the main relief passage.
  • the first and second output passages are closed by their associated exhaust valve 19, 19a.
  • the closure holding means 20 for the first three passages shown in Figure 2 of the three cylinders can maintain this closure while the first associated exhaust valves 19 should be opened.
  • the two output passages of the cylinder or each cylinder of the engine which can be selectively closed during the exhaust phase of the gases resulting from combustion out of the engine.
  • the second outlet passage of said at least one cylinder is provided with active holding means 20a during the exhaust phase of the engine, the closing means 20, 20a of one of the exit passages being independent of the closure means 20a, 20 of the other of the two outlet passages of said at least one cylinder.
  • the closing means 20, 20a are holding means of the exhaust valve 19, 19a associated in a deactivated position in which the valve of exhaust 19, 19a closes its associated passage of output of said at least one cylinder during the exhaust phase.
  • the first exhaust valve 19 associated with the first outlet passage for each cylinder is then kept closed while being deactivated while it should open during the exhaust phase. This is valid for the second exhaust valve 19a when closure holding means 20a are also provided for the second outlet passage of each cylinder.
  • the closing means 20, 20a may be in the form of a disengageable pusher cam moving system or disengageable pawl, the pusher or the pawl being associated with a hydraulic or electrical control, or in the form of an electromagnetic valve or a pneumatic valve.
  • the turbine 2 comprises a housing 2c which surrounds it with an inlet face 2a and an outlet face 2b.
  • the first and second ducts 4, 6 lead to the inlet face 2a of the turbine being extended respectively by the main expansion passage and said at least one branch portion 8.
  • a third conduit 9 discharging the exhaust gas of the turbine 2.
  • the engine assembly 1 comprises an exhaust gas recirculation line which is stitched onto one of the first and second conduits 4, 6 or on one of their extensions inside the turbine. In FIG. 2, this tapping is done through the turbine 2 advantageously on said at least one branch portion 8 extending the second duct 6 inside the turbine 2.
  • the third duct 9 comprises elements depollution 10 of the exhaust gas therethrough. It is these depollution elements 10 that can benefit from keeping the first passages of the cylinders closed, no flow passing through the first conduit 4. In this case, the flow arriving in the depollution elements 10 comes exclusively from the second conduit 6. via the branch portion 8. As the branch portion 8 of the second duct 6 bypasses the wheel of the turbine 2 and is not in exchange for energy with it, the incoming exhaust gas is hotter than the would be the exhaust gas passing through the main expansion channel extending the first conduit 4. It follows that the pollution control elements 10 are traversed by hotter gases than when the first outlet passage is open, which favors the rise in temperature of the exhaust gases arriving in the depollution elements.
  • the present invention also relates to a method of controlling an exhaust of an internal combustion engine assembly 1 comprising a turbocharger comprising a turbine 2 and a compressor 3 and a fuel system. exhaust.
  • the engine comprises at least one cylinder housing a piston connected to a rotating crankshaft and movable within said at least one cylinder between an innermost position called Top Dead Center and a least internal position called Low Dead Point.
  • Said at least one cylinder has first and second outlet passages opening into the exhaust system for an exhaust gas exhaust from the combustion in the engine and an intake passage for the inlet of air in the cylinder before combustion.
  • FIG. 3 while referring to FIG. 2 for references 19, 19a, shows the succession of phases during a cycle of a four-stroke engine with compression, expansion and exhaust phases. and admission.
  • Each of the two outlet passages per cylinder is provided with an exhaust valve 19, 19a and the intake passage is provided with an intake valve.
  • the exhaust valves 19, 19a open their passage between the Low Dead Point PMB and the High Dead Point PMH during an exhaust phase and the intake valve opens its passage between the point High Dead PMHB and Low Dead Point PMB with, for each valve, a predetermined opening advance and a closing delay with respect to said dead points PMH, PMB.
  • FIG. 4 shows a valve lift LEV S which is the distance between the base of the triangle and its highest end, the valve law LLOI being the width of the base of the triangle and symbolizing the opening time of the valve.
  • the triangle shape means that the opening and closing of a valve is not instantaneous but progressive during a transitional period of time between, on the one hand, the beginning of the opening and the complete opening of the valve and on the other hand, the beginning of the closing and the complete closing of the valve.
  • the AOA inlet opening advance for maximum filling and the engine power is the delay at the intake closure RFA for the reduction of pumping low load motor).
  • the distance between the AOA inlet opening advance and the RFA intake closing delay is often greater than 180 °, apart from the fact that the openings and closures are not instantaneous. More simplistically, the RFA intake closure is the consequence of the choice of the AOA inlet opening feed position and the total width of the law which is the valve opening time often greater than 180.
  • ° for intake valves for example, which may be 210 ° for certain three-cylinder engines. It should be noted that the triangle patterns falling at 180 ° were there just to simplify the illustration and are not limiting.
  • each exhaust valve is open a little before the Low Dead Point with an advance at the exhaust opening AOE.
  • the RFE exhaust closing delay is in relation to the Top Dead Center.
  • the exhaust has two gas exhaust flows at the output of the engine.
  • a first exhaust stream comes from the first outlet passage of said at least one cylinder and passes through the turbine 2 by a partial recovery wheel of an energy contained in the exhaust gas passing through it inside the turbine 2.
  • a second discharge flow from the second outlet passage per cylinder joins the first flow downstream of the wheel bypassing it.
  • At least the first flow is temporarily interrupted in the exhaust system when a minimum temperature of the exhaust gas is required or when operating conditions of the engine induce a risk of pumping the turbocharger, operating conditions suspending the interruption of the first flow being an increase in an engine load requiring use of the turbocharger with a higher air intake pressure at atmospheric pressure.
  • at least the opening advance AOE of the second exhaust valve 19a and the advance at the opening of the AOA inlet valve of said at least one cylinder are modified.
  • FIG. 5 illustrates three cases of occurrence that may occur during the maintenance of the closing of the first exit passage of said at least one cylinder.
  • the present invention proposes to modify the opening advance of the second valve 19a and the opening advance of the inlet valve of said at least one cylinder.
  • the following case is the case corresponding to the adjustment proposed by the present invention.
  • it is proceeded to the adjustment of the opening advance position of the exhaust valve AOE of the second exhaust valve to a position at least equal to or greater than the position of Low Dead Point PMB, so after burning.
  • This adjustment is combined with an adjustment of the AOA intake valve opening feed position at least equal to or greater, in the latter case with a valve crossover between the intake valve and the second exhaust valve at the closing delay position of the second exhaust valve RFE.
  • This combination of adjustments is made while ensuring that the opening time of the second exhaust valve or valve law is not too small ideally being greater than 140 ° crankshaft angle.
  • the first output passage is kept closed by closing means 20 during the exhaust phase in operating conditions after starting the engine or at low speed.
  • the engine with an engine load corresponding to a lower engine air inlet pressure than the atmospheric pressure.
  • the operating conditions of the engine are evaluated by monitoring at least one operating parameter of the engine, said at least one parameter of operation being selected from the following parameters taken individually or in combination: the engine speed, the time elapsed after starting, the temperature of the exhaust gas, the engine temperature, one or more parameters representative of the engine load such as an intake air pressure at the engine inlet or a power demand emitted by the driver of the vehicle.
  • the operating conditions may, for example, be a motor speed and a motor load respectively lower than a speed and a reference engine load and for its reopening, the operating conditions may be for example, a higher engine speed and an engine load respectively at the speed and at the reference engine load.
  • the deactivation zone of the first exhaust duct 4 by turbine by the closing of the first passage of each cylinder therefore relates to the low speeds and engine loads corresponding to a plenum pressure requested to the engine control less than the pressure atmospheric. Above this operating zone, the engine performance, without turbocharger operation, could no longer satisfy the power demand emitted by the driver. The at least partial reopening of the first passage of each cylinder for feeding the first duct 4 with exhaust gas is then necessary.
  • the first flow is interrupted when the engine speed, one or parameters representative of the engine load are lower than predetermined respective values that do not require the use of the turbocharger, the interruption of the first flow ceasing when one or more parameters representative of the engine load monitored to evaluate the suspensive operating conditions indicate a need operating the turbocharger with a value of the required engine air intake pressure higher than the atmospheric pressure.
  • the output of the engine comprises, per cylinder, at least one cylinder fitted to the engine and advantageously three, first and second output passages closed by an exhaust valve 19, 19a respectively.
  • a series of first output passages of the cylinders feeds the first duct 4 said exhaust turbine and a series of second output passages feeds the second duct 6 said discharge.
  • it is carried out a depollution treatment of the exhaust gases of the first and second flows after meeting the two flows, said treatment requiring a minimum temperature of depollution treatment for its operation.
  • the first outlet passage is kept closed until said minimum temperature is reached and the air intake pressure of the engine is greater than the atmospheric pressure.
  • the first flow is then advantageously interrupted under conditions after starting the engine for which the prevailing temperature values of the exhaust gas at the end of the exhaust system are detected lower or estimated lower than a predetermined temperature value of the exhaust gas.
  • the operating parameters monitored are the detected exhaust gas temperature or the engine temperature and the average engine speed for a period of time after starting for an estimate of the exhaust gas temperature.
  • the interruption of the first flow ceases when the detected or estimated exhaust gas temperature exceeds the predetermined temperature value of the exhaust gas or when one or more parameters representative of the engine load are monitored to evaluate the conditions of the exhaust gas.
  • suspensive operation indicate a need for operation of the turbocharger with a value of the required engine air intake pressure higher than atmospheric pressure.
  • the first flow passing through the first duct 4 with exhaust gases that will lose a lot of temperature during the passage of the wheel of the turbine 2 is interrupted by closing the first passage with closing means 20 until said minimum temperature is reached.
  • the minimum temperature may be between 150 ° C. and 200 ° C.
  • the at least partial deactivation of the first exhaust duct 4 by the turbine makes it possible to improve the heating time of the depollution elements 10, in particular a catalyst, since there is no longer the expansion of the exhaust gases in the exhaust system. turbine.
  • the depollution elements 10 are therefore traversed by hotter gases, mainly from the second duct 6 and rise more rapidly in temperature.
  • An EGR line 1 1 may have a tapping on one of the two exhaust ducts to take a portion of the exhaust gas from the duct and a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line 1 1, these gas being then very hot. This stitching can be done through the turbine 2 as shown in Figure 2 but this is not mandatory.
  • the engine assembly 1 comprises an internal combustion engine, a turbocharger comprising a turbine 2 and a compressor 3, and an exhaust system connected to an output of the engine for exhaust gas exhaust from the combustion in the engine.
  • the engine comprises at least one cylinder having two outlet passages for exhaust gas evacuation from combustion in the engine, the first outlet passage being connected to a first manifold 5 while the second passage of outlet is connected to a second manifold 7 for an exhaust gas exhaust from combustion in the engine.
  • Exhaust valves 19, 19 are provided for the first and second passages, respectively.
  • the exhaust system comprises a first exhaust duct 4 by the turbine 2 from the first exhaust manifold 5 and a second duct 6 said discharge from the second exhaust manifold 7.
  • the first and second collectors 5, 7 are connected to the output of the internal combustion engine for the exhaust gas channeling through the first and second conduits 4, 6.
  • the turbine 2 is provided with a housing 2c having in its interior a main relief passage in which is housed a turbine wheel and the first conduit 4 opens into the main passage of relaxation by an inlet face 2a of the casing 2c, the second duct 6 bypassing the wheel of the turbine 2.
  • the exhaust system of the engine assembly 1 comprises means 16, 17 for interrupting the flow of gas. exhaust in the first and second conduits 4, 6, the interruption means 16, 17 of the flow of one of the two ducts 4, 6 being independent of the interruption means 16, 17 of the flow of the other of the two ducts 6, 4.
  • the interruption is therefore in the exhaust system and this in a simple manner without having to change the output parameters of the engine and in particular the activation or deactivation of the exhaust valves 19, 19a.
  • the interruption means 16, 17 of the flow are in the form of a control valve 16, 17 associated with the first or second ducts 4, 6 respectively in the exhaust system.
  • the present invention also relates to a method of controlling an exhaust of a motor unit 1 with internal combustion supercharging controlled by engine distribution.
  • an engine assembly 1 comprises a turbocharger comprising a turbine 2 and a compressor 3, the exhaust having two gas exhaust streams at an engine output, a first exhaust flow passing through the turbine 2 housing a partial recovery wheel of an energy contained in the exhaust gas therethrough, a second flow joining the first flow downstream of the wheel bypassing it.
  • the two streams are selectively interrupted temporarily.
  • the interruption can be done both directly at the output of the engine and further downstream of the engine on the ducts 4, 6 and, where appropriate, their respective extensions in the turbine 2.
  • the first flow is interrupted in the exhaust system when a minimum temperature of the exhaust gas is required, when the operating conditions of the vehicle do not require the use of the turbocharger with a pressure in air intake less than or equal to the atmospheric pressure or when operating conditions of the engine induce a risk of pumping the turbocharger, operating conditions suspending the interruption of the first flow being an increase in an engine load requiring use of the turbocharger with a required air intake pressure higher than the atmospheric pressure.
  • the second flow is interrupted during an increase in a load of the engine requiring use of the turbocharger with a required air intake pressure greater than atmospheric pressure.
  • Operating conditions suspending the interruption of the second flow may be a risk of pumping the turbocharger, the engine operating conditions being evaluated by monitoring at least one engine operating parameter.
  • said at least one operating parameter is selected from the following parameters taken individually or in combination: the engine speed, the time elapsed after starting, the temperature of the exhaust gas, the engine temperature, one or more parameters representative of the engine load such as the air intake pressure at the engine inlet or a power demand emitted by the driver of the vehicle.
  • the operating conditions requiring use of the turbocharger or inducing a risk of pumping the turbocharger are specific to each vehicle. In general, use of the turbocharger is necessary when the driver requests power from the engine, which causes an increase in the engine load.
  • the first flow may be temporarily interrupted with respect to the first operating conditions of the motor assembly and then restored. Then, the two flows can not be interrupted or only the second flow can be temporarily interrupted given second operating conditions of the motor assembly other than the first conditions.
  • the first flow is interrupted under conditions after starting the engine for which the prevailing temperature values of the exhaust gas at the end of the exhaust system are lower. or estimated to be less than a predetermined value of exhaust gas temperature with the operating temperature monitored followed by the detected exhaust gas temperature or the engine temperature and the engine speed average for a period of time after starting for an estimate of the engine exhaust.
  • Exhaust gas temperature is the temperature of the exhaust gas at the end of the exhaust system where there are pollution control elements or an estimate of this exhaust gas temperature. As a parameter of operation, it is therefore possible to directly take the temperature of the exhaust gas or to estimate it as a function of the engine temperature, a correlation existing between the two temperatures.
  • the interruption of the first flow ceases when one or more parameters representative of the engine load followed to evaluate the suspensive operating conditions indicate a need for operation of the turbocharger with a value of the required engine air intake pressure. above atmospheric pressure. Obtaining such a pressure in engine air intake involves the operation of the turbocharger thus a recovery of the passage of the first flow through the turbine and its energy recovery wheel.
  • a particularly advantageous application of an interruption of the first flow takes place when it is carried out an exhaust gas depollution treatment first and second flows after the joining of the first flow by the second flow, said treatment requiring a minimum temperature of exhaust gas depollution treatment for its operation.
  • the minimum exhaust gas depollution treatment temperature serves as a predetermined temperature value of the exhaust gas for the interruption of the first flow.
  • Another embodiment for which an interruption of the first flow is advantageous is when the engine speed, one or parameters representative of the engine load are less than predetermined respective values that do not require the use of the turbocharger, with a value of the air intake pressure of the required engine less than or equal to the atmospheric pressure.
  • the interruption of the first flow ceases when one or more parameters representative of the engine load followed to evaluate the suspensive operating conditions indicate a need for operation of the turbocharger with a value of the required engine air intake pressure. above atmospheric pressure.
  • the reigning values of the engine speed and the load for an interruption of the first flow may respectively be less than a predetermined reference speed value and a predetermined reference value of engine load that do not require the use of the turbocharger and which are specific to each motor vehicle.
  • an air intake pressure required from the engine greater than atmospheric pressure is indicative of a need to use the turbocharger, hence a restoration of the first flow for this condition. This is also the case when the engine speed and engine load are higher than the predetermined reference values of engine speed and load respectively.
  • the deactivation zone of the first exhaust duct 4 by turbine through its associated control valve 16 through which the first flow passes therefore concerns low speeds and engine loads corresponding to a plenum pressure requested by the control. engine below atmospheric pressure. Above this operating zone, the engine performance, without turbocharger operation, could no longer satisfy the power demand emitted by the driver. The at least partial reopening of the regulating valve 16 in the first duct 4 is then necessary.
  • the engine speed is less than a predetermined speed value and one or more parameters representative of the engine load are greater than a predetermined value of engine load.
  • the second case of interruption of the second flow is performed for transient engine speeds with one or more parameters representative of the engine load greater than a predetermined value of engine load.
  • the predetermined value of the engine load in both cases is that which requires the use of the turbocharger for the engine concerned.
  • the output of the engine comprises, by cylinder, at least one cylinder fitted to the engine and advantageously three, first and second output passages closed by an exhaust valve 19, 19a respectively, as shown in FIGS. 1a and 2
  • a series of first output passages of the cylinders feeds the first duct 4 said exhaust turbine and a series of second output passages feeds the second duct 6 said discharge.
  • the exhaust valves 19, 19a are provided with activation mechanisms 20, 20a.
  • the opening of the exhaust valve 19a indirectly connected to the second duct 6 occurs very often after the opening of the exhaust valve 19 of the same cylinder connected to the first duct 4 and always during the exhaust phase of the four-stroke cycle of the engine, even on the latest phasing of the opening of the exhaust valve 19a connected to the second duct 6.
  • Figure 6 illustrates three curves as a function of time of the effective average pressure or PME which is an indicator of the performance of an internal combustion engine.
  • the effective mean pressure is the ratio of the work supplied by the engine during a cycle to the engine displacement.
  • the effective average pressure makes it possible to calculate the motor load.
  • the first median curve referenced with squares is the reference curve corresponding to a conventional turbocharged engine assembly.
  • the second lower curve referenced with circles is the curve corresponding to a motor-controlled supercharging motor assembly not equipped with interruption means according to the present invention and the third upper curve referenced with triangles is relative to a motor assembly with engine controlled supercharging provided with flow interruption means according to the present invention.
  • the rise in couple is slower.
  • the torque increase is at least as good as that of a turbocharged engine assembly reference.
  • the size of the exhaust manifold is smaller than in the case of reference with fewer passages associated with the valves of exhaust connected to the same volume.
  • a small collector promotes the performance of the engine at low speed because with its smaller volume, the expansion of the exhaust gas before the crossing of the turbine is less important.
  • the gas enthalpy is therefore slightly greater than that of the reference engine assembly, hence the performance gain illustrated by a steeper curve slope.
  • the second conduit is maintained with late opening, this delayed opening being generated by the associated interruption means until the approach of the objective torque.
  • this delayed opening being generated by the associated interruption means until the approach of the objective torque.
  • the interruption means can also maintain the second discharge duct partially closed.
  • a function of modulating the gas flow rate sent to the turbine while achieving a discharge rate via the second duct is carried out in order to further optimize the losses by pumping.
  • the at least partial interruption of the flow of exhaust gas in the second duct 6 allows an improvement of the power recovered by the turbine 2 because all or almost all the engine flow passes through the wheel of the turbine 2 via the first duct 6 and its main expansion channel extending into the turbine.
  • This interruption will be effective on all phases of engine life corresponding to those where a discharge valve of a conventional turbocharged engine is closed, that is to say substantially under full load low engine speed and during high load transients.
  • FIG. 7 illustrates the engine torque as a function of the engine speed, the hatched portion shows the increase in the torque obtained by the deactivation of the second duct via its means of interruption this in full load operation at low speed of the assembly. motor, as shown by the curve with points with respect to the curve with squares which is the one obtained without interruption. This increase in torque is not negligible.
  • a third embodiment of the invention substantially close to the first mode being a particular application of this first mode, as mentioned above, it can be proceeded to a exhaust gas depollution treatment of the first and second flows after the joining of the first flow by the second flow, said treatment requiring a minimum temperature of depollution treatment for its operation.
  • the first flow through the first duct 4 with exhaust gases that will lose a lot of temperature during the passage of the wheel of the turbine 2 is interrupted by the control valve 16 as said minimum temperature is not reached.
  • the minimum temperature may be between 150 ° C. and 200 ° C.
  • the at least partial deactivation of the first exhaust duct 4 by the turbine makes it possible to improve the heating time of the depollution elements 10, especially a catalyst, since there is no longer the expansion of the exhaust gases in the exhaust system. turbine.
  • the depollution elements 10 are therefore traversed by hotter gases, mainly from the second duct 6 and rise more rapidly in temperature.
  • each valve 16, 17 is a control valve of the type of turbocharger discharge valve, throttle body, engine valve, diaphragm or plug, this valve 16, 17 being operable by an electric actuator, pneumatic or hydraulic which is specific to him.
  • Figure 1a shows a motor assembly 1 equivalent to that shown in Figure 1 to illustrate the state of the art with however the notorious difference that the motor assembly comprises interruption means 16, 17 of the flow of exhaust gas in the first and second ducts 4, 6.
  • Figure 2 in turn, illustrates a mode preferred embodiment of the exhaust system of the motor assembly according to the present invention. These two embodiments form part of the present invention.
  • the second discharge duct 6 opens on an inlet face 2a of the casing 2c of the turbine and is extended inside the turbine 2 at least a bypass portion 8 bypassing the main passage of relaxation housing the wheel of the turbine.
  • a bypass portion 8 extending the second duct 6 is integrated in the turbine 2 but is not in exchange for kinetic energy with the wheel of the turbine 2, which provides a discharge effect of the turbine 2 more efficient than the discharge effect obtained with a discharge valve in a conventional turbocharger of the state of the art.
  • a bypass portion 8 extending the second duct 6 is integrated in the turbine 2 reduces the size of the exhaust system and reduces the material expense for the second duct 6, the junction of first and second ducts 4, 6 being in the turbine 2 and not after the turbine 2, resulting in a shortening of the length of the second duct 6 which does not have to have a length allowing it to bypass the turbine 2.
  • This shortening of the second duct 6 as well as the housing of the bypass portion 8 extending the second duct 6 inside the turbine 2 are favorable to the limitation of the temperature drop of the exhaust gas in the second duct 6, in particular by better insulation of the second duct 6.
  • the exhaust system comprises a third duct 9 external to the turbine 2 being connected to the outlet face 2b of the turbine casing 2c for the exhaust gas discharge out of the turbine 2.
  • the interruption means 16, 17 of the flow are in the form of a control valve 16, 17, a control valve 16, 17 is positioned for each duct 4, 6, or on the collector 5, 7 exhaust associated with said conduit 4, 6, either on or in a casing of the turbine 2 surrounding remotely the wheel.
  • the casing 2c of the turbine 2 may comprise an inlet face 2a of the exhaust gas receiving the first and second ducts 4, 6 and an outlet face 2b of the exhaust gas. exhaust and an intermediate portion connecting the faces 2a, 2b them.
  • the control valves can be integrated in the casing 2c of the turbine 2.
  • a control valve 16, 17 may be positioned on a portion of each duct 4, 6 between its respective exhaust manifold 5, 7 and the turbine 2, which is shown in FIG. 2.
  • control valve 16, 17 can be positioned between the manifold 5, 7 exhaust of its respective duct 4, 6 and the turbine 2.
  • the inlet face 2a of the turbine 2 which is the face the turbine 2 vis-à-vis the collectors 5, 7 exhaust may comprise a flange.
  • this flange is attached to a flange fitted to each exhaust manifold 5, 7, the control valve 16, 17 of each of the first and second ducts 4, 6 is positioned between the flange of the respective exhaust manifold 5, 7 and the flange of the turbine 2.
  • An EGR line 1 1 may have a tapping on one of the two exhaust ducts to take a portion of the exhaust gas from this duct and a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line 1 1, these gas being then very hot. This stitching can be done through the turbine 2 as shown in Figure 2 but this is not mandatory.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur turbocompressé avec au moins un cylindre présentant des premier et second passages de sortie, le premier passage étant relié à un premier collecteur (5) tandis que le second passage est relié à un second collecteur (7) d'un système d'échappement comprenant un premier conduit (4) partant du premier collecteur (5) et un deuxième conduit (6) partant du second collecteur (7). La turbine (2) est munie d'une roue logée dans un passage principal de détente, le premier conduit (4) débouchant dans le passage principal. Le premier passage de sortie est muni de moyens de fermeture (20) actifs lors de la phase d'échappement du moteur et le deuxième conduit (6) débouche dans au moins une portion de dérivation (8) interne à la turbine (2) contournant le passage principal de détente.

Description

ENSEMBLE MOTEUR TURBOCOMPRESSE A DEUX CONDUITS D'ECHAPPEMENT AVEC MAINTIEN EN FERMETURE D'AU MOINS UN PASSAGE DE SORTIE DU
MOTEUR
[0001 ] La présente invention concerne un ensemble moteur turbocompressé à deux conduits d'échappement avec maintien en fermeture d'au moins un passage de sortie du moteur lors de la phase d'échappement des gaz générés à l'intérieur du moteur pendant la combustion.
[0002] Un tel ensemble moteur comprend un moteur à combustion interne avec au moins un cylindre comprenant deux passages de sortie des gaz d'échappement fermés séquentiellement par une soupape d'échappement respective. L'ensemble comprend aussi un turbocompresseur et un système d'échappement comprenant deux conduits d'échappement. Un tel ensemble moteur peut être avantageusement mais pas uniquement un moteur à essence à quatre temps.
[0003] La figure 1 montre un ensemble moteur à essence suralimenté selon l'état de la technique le plus proche décrit notamment dans le document WO-A-2009/105463. Un tel ensemble moteur est connu sous la dénomination VEMB, abréviation de l'appellation anglo-saxonne de « Valve Event Modulated Boost », traduite en français par suralimentation contrôlée par distribution moteur. Ce type d'ensemble moteur sera détaillé après la présentation générale d'un moteur suralimenté classique et d'un moteur équipé d'une ligne de recirculation des gaz d'échappement à l'admission du moteur, aussi appelée ligne RGE.
[0004] En se référant à la figure 1 pour une partie des éléments illustrés à cette figure, un moteur à combustion thermique comprend un carter cylindres muni d'au moins un cylindre, avantageusement de plusieurs cylindres et une entrée d'admission d'air ou collecteur d'admission d'air pour le mélange air essence dans chaque cylindre ainsi qu'une sortie de gaz d'échappement résultant de la combustion du mélange dans chaque cylindre. La sortie du moteur est reliée à un collecteur d'échappement 5 alimentant un conduit d'échappement 4, 9 évacuant les gaz d'échappement vers l'extérieur.
[0005] Le fait que deux collecteurs d'échappement 5, 7 avec chacun un conduit d'échappement associé 4, 6 soient montrés pour l'ensemble moteur à la figure 1 n'est pas applicable à tout ensemble moteur turbocompressé, un tel moteur ne comprenant généralement qu'un seul collecteur 5 et un seul conduit d'échappement 4, 9 qui passe par une turbine 2.
[0006] Le moteur turbocompressé comprend une turbine 2 et un compresseur 3. La turbine 2 est disposée en aval du collecteur 5 d'échappement dans le conduit d'échappement 4 tandis que le compresseur 3 est disposé en amont du collecteur d'admission d'air au moteur. La turbine 2 comprend une roue de turbine récupérant au moins partiellement une énergie cinétique créée dans les gaz d'échappement la traversant, l'organe rotatif en tant que roue de la turbine étant mis en rotation par les gaz d'échappement quittant le collecteur d'échappement. La turbine 2 entraîne le compresseur 3 en étant solidaire de celui-ci par un axe, le compresseur 3 étant traversé par de l'air frais destiné à alimenter en air le moteur, air que le compresseur 3 comprime.
[0007] A la sortie du compresseur 3, l'air qui est alors dénommé air de suralimentation est amené par la ligne d'alimentation en air vers un refroidisseur d'air de suralimentation 25 pour refroidir l'air sortant du compresseur 3. Sur cette ligne est aussi positionnée une vanne papillon 26 régulant le débit d'air dans le collecteur d'admission d'air du moteur formant l'entrée d'air du moteur.
[0008] Du côté de l'échappement de l'ensemble moteur 1 , à la sortie de la turbine 2, les gaz d'échappement évacués du moteur pénètrent dans le conduit d'échappement 9 du véhicule automobile après avoir traversé la turbine 2 puis traversent des moyens de dépollution 10 des gaz d'échappement, par exemple un ou des catalyseurs, notamment d'oxydation, de réduction ou trois voies associés ou non avec un filtre à particules. Un système de réduction catalytique sélective ou système RCS peut aussi être prévu dans le conduit d'échappement 9. [0009] Il est aussi fréquent de munir un ensemble moteur d'une ligne de recirculation des gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur, aussi dénommée ligne RGE, une telle ligne étant référencée 1 1 à la figure 1 . Il est en effet connu pour des moteurs thermiques à allumage commandé et à allumage par compression de faire recirculer les gaz d'échappement vers l'admission d'air du moteur thermique pour réduire les émissions d'oxydes d'azote. Un tel système est aussi connu sous l'acronyme anglo-saxon de EGR pour « Exhaust Gas recirculation » ce qui signifie Recirculation des Gaz à l'Echappement.
[0010] Une ligne RGE 1 1 présente un piquage 12 sur le conduit d'échappement pour prélever une partie des gaz d'échappement de ce conduit ainsi qu'un refroidisseur 23 des gaz d'échappement traversant cette ligne 1 1 , ces gaz étant alors très chauds. La ligne RGE 1 1 débouche sur l'admission d'air en amont du compresseur 3 qu'elle alimente. Une vanne 24 dite vanne RGE équipe la ligne RGE 1 1 , avantageusement en aval du refroidisseur 23 afin d'ouvrir ou de fermer la circulation des gaz vers l'admission. [001 1 ] Pour tout type de ligne RGE 1 1 , la recirculation des gaz d'échappement vers l'admission d'air du moteur thermique permet d'améliorer le rendement thermodynamique du moteur du fait de la réduction des transferts thermiques grâce à la réintroduction de gaz recyclés par la ligne RGE 1 1 dans le collecteur d'admission. Une telle recirculation peut permettre aussi une diminution de l'enrichissement lié à la température d'échappement et une diminution des pertes par pompage quand le moteur est associé à un turbocompresseur.
[0012] En ce qui concerne la diminution des pertes par pompage, ceci n'a pas donné entièrement satisfaction et les phénomènes de pompage perdurent toujours dans la turbine 2. Il a été proposé d'utiliser une soupape de décharge à l'intérieur de la turbine. Il a alors été proposé un système d'échappement pour un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur à deux conduits d'échappement comme montré à la figure 1 .
[0013] Le moteur à combustion thermique faisant partie de l'ensemble 1 dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur présente au moins un cylindre, à la figure 1 trois cylindres. Chaque cylindre du moteur est muni d'une soupape d'admission et de deux soupapes d'échappement. Ces soupapes d'échappement sont associées respectivement à un premier ou à un second passage de sortie dans un cylindre et ouvrent et ferment sélectivement leur passage associé.
[0014] Il en va de même pour la soupape d'admission associée à un passage d'entrée dans chaque cylindre. Les deux passages de sortie de chaque cylindre qui sont fermés et ouverts séquentiellement par leur soupape d'échappement associée débouchent sur un collecteur 5, 7 d'échappement différent alimentant chacun un conduit 4, 6 d'échappement dédié, les deux conduits 4, 6 d'échappement ne suivant pas le même parcours comme il va être détaillé ci-après. Le premier passage de sortie de chaque cylindre est relié au premier collecteur 5 et le second passage de sortie est relié au second collecteur 7.
[0015] Un ensemble moteur 1 dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprend donc un premier conduit 4 dit d'échappement par la turbine 2 partant d'un premier collecteur 5 d'échappement et un deuxième conduit 6 dit de décharge partant d'un second collecteur 7 d'échappement, les collecteurs 5, 7 d'échappement étant reliés chacun respectivement à une des deux séries de premiers ou seconds passages de sortie munies de leurs soupapes d'échappement fournies pour chaque cylindre.
[0016] Le premier conduit 4 aboutit à une face d'entrée de la turbine 2 du turbocompresseur en étant prolongé par un passage principal de détente à l'intérieur de la turbine 2 en logeant une roue de turbine permettant de récupérer l'énergie cinétique contenue dans les gaz d'échappement le traversant. Le deuxième conduit 6 contourne la turbine 2 sans y pénétrer mais rejoint plus en aval de la turbine 2 un troisième conduit 9, extérieur à la turbine 2, connecté à une face de sortie de la turbine 2 pour l'évacuation des gaz d'échappement du passage principal de détente ayant été en échange d'énergie avec la roue de turbine afin qu'il n'existe qu'un seul et unique conduit 9 d'échappement traversant des éléments de dépollution 10 placés en fin de système d'échappement. Il s'ensuit que, dans un tel ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon l'état de la technique, le deuxième conduit 6 n'a pas de prolongation pénétrant dans la turbine 2.
[0017] La fonction du premier conduit 4 dit conduit d'échappement par turbine est de permettre à un premier flux de gaz d'échappement de traverser la turbine 2 et son organe rotatif récupérateur d'énergie sous forme d'une roue pour fournir de la puissance au compresseur 3. La fonction du deuxième conduit 6 dit conduit de décharge et alimenté par un second collecteur 7 d'échappement, différent et indépendant du premier collecteur 5 d'échappement du premier conduit 4, est de permettre à un second flux de gaz d'échappement indépendant et différent du premier flux de contourner la turbine 2 et notamment sa roue et donc de décharger la turbine 2 du flux total de gaz d'échappement en diminuant le débit de gaz d'échappement la traversant par soustraction du second flux au flux total.
[0018] Ceci permet de décharger et/ou contrôler la puissance de la turbine, comme le ferait en condition de fonctionnement classique de régulation de la charge moteur une soupape de décharge, élément connu précédemment de l'état de la technique pour un moteur turbocompressé. Cela permet notamment d'éviter le phénomène de pompage du compresseur consistant essentiellement à un retour des gaz chauds vers l'entrée d'air d'admission.
[0019] Pour un moteur turbocompressé classique, une soupape de décharge qui peut être interne ou externe à la turbine sert à limiter la pression des gaz d'échappement sur la roue de la turbine du turbocompresseur en ouvrant une dérivation des gaz d'échappement afin qu'ils ne passent plus par la turbine et sa roue. Une limitation de la vitesse de la roue de la turbine est donc obtenue, ce qui limite aussi la vitesse de rotation de la roue prévue dans le compresseur en étant solidaire de la roue de la turbine, d'où aussi une limitation de la compression de l'air d'admission. [0020] Une soupape de décharge associée à une turbine pour la régulation du flux de gaz d'échappement la traversant n'est plus nécessaire avec un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur présentant deux conduits d'échappement partant chacun d'un collecteur d'échappement respectif.
[0021 ] Ainsi, un tel ensemble moteur permet d'améliorer l'efficacité du cycle moteur par la réduction du pompage moteur pendant la phase d'échappement d'un cycle quatre- temps, ce qui a des répercussions favorables sur la consommation du moteur. Un meilleur contrôle de l'énergie récupérée par la turbine est donc effectué, ce qui implique une meilleure gestion de la charge du moteur.
[0022] Cependant, sur chaque cylindre, l'ouverture de la soupape d'échappement reliée indirectement au deuxième conduit 6 se produit très souvent après l'ouverture de la soupape d'échappement du même cylindre reliée au premier conduit 4 et toujours pendant la phase d'échappement du cycle quatre-temps du moteur, même sur le phasage le plus en retard de l'ouverture de la soupape d'échappement reliée au deuxième conduit 6. Il se produit ainsi une période de temps pour lequel les deux soupapes d'échappement sont ouvertes en même temps, ce qui rend la fonction du deuxième conduit 6 de décharge toujours opérationnelle, alors que ceci peut être défavorable dans certaines conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 .
[0023] Ceci est donc désavantageux par exemple sur des points de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 correspondant à des points de fonctionnement d'un turbocompresseur avec soupape de décharge fermée, notamment des points à faible régime moteur et pleine charge, pour lesquels points, dans l'état de la technique relatif à un turbocompresseur avec soupape de décharge, la fermeture de la soupape de décharge dans une turbine classique est nécessaire pour maximiser la puissance à la turbine 2.
[0024] Ainsi, le deuxième conduit 6 de décharge du système d'échappement dans un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur peut ne pas être fermé, alors qu'il y aurait intérêt à ce qu'il le soit de manière à faire passer tout le débit de gaz d'échappement au travers de la turbine 2 par son organe rotatif, donc par le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine. [0025] Ainsi, l'ouverture en permanence du deuxième conduit 6 de décharge diminue la puissance disponible à la turbine 2, du fait d'un plus faible débit de gaz traversant la roue de la turbine 2, ce qui se traduit par une dégradation de la réponse du moteur, notamment en conditions transitoires et en régime stabilisé. Une telle ouverture en permanence du deuxième conduit 6 n'est donc pas préférée et il convient d'y remédier dans certaines conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 .
[0026] Inversement, il en va de même pour la fermeture du premier conduit 4 traversant la turbine 2. Il serait avantageux que ce premier conduit 4 d'échappement par turbine puisse par exemple être fermé ou avoir un débit réduit dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, notamment mais pas limitativement quand il est nécessaire de chauffer des éléments de dépollution 10 en aval de la turbine 2 dans le système d'échappement qui ont besoin d'atteindre une température minimale pour assurer une dépollution optimale.
[0027] Le document FR-A-2 835 882 divulgue pour un ensemble moteur avec un système à deux conduits d'échappement reliés respectivement à une série de premières soupapes et de secondes soupapes d'échappement, chaque cylindre du moteur présentant une première et une seconde soupape d'échappement fermant un des deux passages de sortie que comprend chaque cylindre. Ce document divulgue des moyens de fermeture d'au moins une série des deux soupapes selon des conditions de fonctionnement du moteur alors en vigueur.
[0028] Par contre ce document ne décrit pas le problème posé par la fermeture du premier flux passant par le premier conduit et ensuite par le passage principal de détente logeant la roue de la turbine et ses répercussions sur le réglage d'admission et d'échappement du moteur qui se trouvent alors perturbés. [0029] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est, dans un ensemble moteur turbocompressé dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur à deux conduits d'échappement, de pouvoir contrôler le débit dans le conduit dit d'échappement par turbine en échange d'énergie avec la turbine, ceci directement à la sortie du moteur sur le premier passage de sortie des deux passages que présente le cylindre ou chaque cylindre du moteur, de manière simple et efficace en évitant les phénomènes de mauvais fonctionnement du moteur pouvant survenir lors du maintien en fermeture de ce premier passage de sortie lors de la phase d'échappement. [0030] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, et un système d'échappement, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation et mobile à l'intérieur dudit au moins un cylindre entre une position la plus interne dite Point Mort Haut et une position la moins interne dite Point Mort Bas, ledit au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur et un passage d'admission, le premier et le second passage de sortie étant muni respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement et le passage d'admission étant muni d'une soupape d'admission, les soupapes d'échappement, ouvrant leur passage entre le Point Mort Bas et le Point Mort Haut lors d'une phase d'échappement et la soupape d'admission ouvrant son passage entre le Point Mort Haut et le Point Mort Bas selon un angle de rotation du vilebrequin avec, pour chaque soupape, une avance d'ouverture et un retard de fermeture prédéterminés par rapport auxdits Points Morts, l'échappement présentant deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur, un premier flux d'échappement provenant du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre traversant la turbine logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement à l'intérieur de la turbine et un second flux dit de décharge provenant du second passage de sortie rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, tel qu'au moins le premier flux est interrompu temporairement dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur et en ce que, pendant ce maintien en fermeture du premier passage de sortie, lors de la phase d'échappement, au moins l'avance à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement et l'avance à l'ouverture de la soupape d'admission dudit au moins un cylindre sont modifiées.
[0031 ] L'effet technique est d'obtenir une modulation d'au moins le premier flux directement en sortie de moteur et lors de phases d'échappement, ce qui donne plus de réactivité au procédé de commande qu'une régulation par une vanne disposée sur le premier conduit pour interrompre le premier flux. En plus, les conditions de fonctionnement du moteur, en admission comme en échappement, sont adaptées à la fermeture du premier flux contrairement à l'état de la technique qui n'avait pas considéré les répercussions de la fermeture du premier flux sur le fonctionnement du moteur.
[0032] Par exemple, sans que cela soit limitatif, le premier passage de sortie dudit au moins un cylindre est maintenu fermé lors de la phase d'échappement, d'une part, quand aucune demande de puissance du moteur n'est en cours, ce qui nécessiterait le fonctionnement de la turbine en récupération d'énergie et donc son alimentation par le premier flux et, d'autre part, quand un besoin de décharge de la turbine est existant ou un besoin de chauffage d'éléments de dépollution présents dans le système d'échappement est requis, le chauffage étant exercé par le second flux qui est plus chaud que le premier flux ayant perdu des calories lors du contact avec la roue de la turbine.
[0033] Avantageusement, la position d'avance à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement dudit au moins un cylindre dédiée au second flux est ajustée à une position au moins égale ou supérieure à la position de Point Mort Bas en combinaison avec une position d'avance à l'ouverture de la soupape d'admission au moins égale ou supérieure à la position de retard de fermeture de la seconde soupape d'échappement avec une largeur d'une loi de levée de soupape pour la seconde soupape d'échappement entre la position d'avance à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement et le retard de fermeture de la seconde soupape d'échappement qui ne soit pas inférieure à 140° d'angle du vilebrequin du moteur. [0034] Avantageusement, les conditions de fonctionnement du moteur, pour la fermeture du premier flux et le cas échéant du second flux, sont évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, ledit au moins un paramètre de fonctionnement étant sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme une pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
[0035] Avantageusement, l'interruption du premier flux s'effectue:
- en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont détectées inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement avec comme paramètres de fonctionnement suivis la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement, l'interruption du premier flux cessant quand la température détectée ou estimée des gaz d'échappement dépasse la valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement ou quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique, ou
- quand le régime du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur, l'interruption du premier flux cessant quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
[0036] Avantageusement, il est procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après réunion des deux flux, ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution pour son fonctionnement, le premier passage de sortie étant maintenu fermé tant que ladite température minimale n'est pas atteinte et que la pression en admission d'air du moteur est supérieure à la pression atmosphérique. [0037] L'invention concerne aussi un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne avec au moins un cylindre, un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, et un système d'échappement pour la mise en œuvre d'un tel procédé, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, les premier et second passages de sortie étant munis respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur, le système d'échappement comprenant un premier conduit dit d'échappement par la turbine partant du premier collecteur d'échappement et un deuxième conduit dit de décharge partant du second collecteur d'échappement pour l'évacuation des gaz issus de la combustion dans le moteur lors d'une phase d'échappement, la turbine présentant un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine, le premier conduit débouchant dans le passage principal de détente en entrée de la turbine, caractérisé en ce que le premier passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture actifs lors de la phase d'échappement du moteur et en ce que le deuxième conduit débouche en entrée de la turbine dans au moins une portion de dérivation interne à la turbine contournant le passage principal de détente.
[0038] Avantageusement, le second passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture actifs lors de la phase d'échappement du moteur, les moyens de fermeture d'un des passages de sortie étant indépendants des moyens de fermeture de l'autre des deux passages de sortie dudit au moins un cylindre.
[0039] Avantageusement, les moyens de fermeture sont des moyens de maintien de la soupape d'échappement associée dans une position désactivée dans laquelle la soupape d'échappement obture son passage associé de sortie dudit au moins un cylindre pendant la phase d'échappement.
[0040] Avantageusement, les moyens de fermeture sont sous la forme d'un système de déplacement de came à poussoir débrayable ou linguet débrayable ou une came coulissante, le poussoir ou le linguet étant associé à une commande hydraulique ou électrique, ou sous la forme d'une soupape électromagnétique ou d'une soupape pneumatique.
[0041 ] Avantageusement, le système d'échappement comprend un troisième conduit extérieur à la turbine en sortie de la turbine, le troisième conduit évacuant les gaz d'échappement du passage principal de détente et de ladite au moins une portion de dérivation hors de la turbine, le troisième conduit comportant des éléments de dépollution des gaz d'échappement le traversant.
[0042] L'invention a également pour objet de résoudre le problème, complémentaire à celui exposé plus haut, qui est de pouvoir contrôler sélectivement le débit dans les deux conduits d'un ensemble moteur dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur à deux conduits d'échappement de manière simple et efficace directement dans chacun des deux conduits d'échappement selon les conditions de fonctionnement alors en vigueur de l'ensemble moteur.
[0043] Pour atteindre cet objectif, il est prévu un procédé de commande d'un ensemble moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, et un système d'échappement présentant deux flux de gaz d'échappement à une sortie du moteur, un premier flux traversant la turbine logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement un second flux rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, tel que les deux flux sont sélectivement interrompus temporairement, d'une part, le premier flux étant interrompu dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur et, d'autre part, le second flux étant interrompu lors d'une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du second flux étant un risque de pompage du turbocompresseur, les conditions de fonctionnement du moteur étant évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme une pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
[0044] Ce procédé peut avantageusement se combiner au procédé de commande décrit plus haut, ou être appliqué indépendamment de celui-ci.
[0045] L'effet technique est d'obtenir un meilleur contrôle d'un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur avec un système d'échappement à deux conduits, l'interruption se faisant dans le système d'échappement c'est-à-dire dans les conduits d'échappement canalisant respectivement les premier et second flux et non pas directement en sortie du moteur, ce qui est plus facile à réaliser.
[0046] Quand une demande de puissance moteur est requise, seul le premier flux traverse la totalité du système d'échappement avec interruption du second flux et quand une décharge de la turbine est nécessaire ou quand une demande de chauffe d'éléments de dépollution dans le système d'échappement est requise, le premier flux est diminué voire interrompu et le flux d'échappement passe majoritairement en tant que second flux dans le deuxième conduit dit de décharge du système.
[0047] Dans un premier mode de réalisation, le premier flux est interrompu :
- en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont détectées inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement avec comme paramètres de fonctionnement suivis la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement, l'interruption du premier flux cessant quand la température détectée ou estimée des gaz d'échappement dépasse la valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement ou quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique, ou
- quand le régime du moteur et un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur inférieure ou égale à la pression atmosphérique, l'interruption du premier flux cessant quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
[0048] Avantageusement, il est procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après la jonction du premier flux par le second flux en fin de système d'échappement ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement pour son fonctionnement, ladite température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement servant de valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement pour l'interruption du premier flux.
[0049] Dans un deuxième mode de réalisation, le second flux est interrompu :
- quand le régime du moteur est inférieur à une valeur prédéterminée de régime et quand un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur, ou
- pour des régimes du moteur transitoires avec un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur,
la valeur prédéterminée de charge moteur dans les deux cas nécessitant l'utilisation du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique. [0050] L'invention concerne aussi un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne, un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, et un système d'échappement pour la mise en œuvre d'un tel procédé, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le système d'échappement comprenant un premier conduit dit d'échappement par la turbine partant du premier collecteur d'échappement et un deuxième conduit dit de décharge partant du second collecteur d'échappement pour la canalisation des gaz d'échappement par les premier et deuxième conduits la turbine étant munie d'un carter en présentant en son intérieur un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine et le premier conduit débouchant dans le passage principal de détente par une face d'entrée du carter, le deuxième conduit contournant la roue de la turbine, caractérisé en ce que le système comporte des moyens d'interruption du flux de gaz d'échappement dans les premier et deuxième conduits les moyens d'interruption du flux de l'un des deux conduits étant indépendants des moyens d'interruption du flux de l'autre des deux conduits.
[0051 ] Un meilleur contrôle de l'échappement est ainsi obtenu en utilisant des moyens simples. Avantageusement, les moyens d'interruption du flux sont sous la forme d'une vanne de régulation associée respectivement au premier et au deuxième conduit.
[0052] Avantageusement, chaque vanne est une vanne de commande du type vanne de décharge de turbocompresseur, boîtier papillon, soupape moteur, à diaphragme ou à boisseau, cette vanne étant munie d'un actionneur électrique, pneumatique ou hydraulique qui lui est spécifique.
[0053] Avantageusement, le deuxième conduit débouche par la face d'entrée du carter dans au moins une portion de dérivation interne au carter contournant le passage principal de détente, le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation se rejoignant à une face de sortie du carter, le système d'échappement comprenant un troisième conduit extérieur à la turbine en étant relié à la face de sortie du carter de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine.
Avantageusement, quand les moyens d'interruption du flux sont sous la forme vanne de régulation positionnée pour chaque conduit soit sur le collecteur d'échappement associé audit conduit, ou soit dans le carter de la turbine sur le passage principal de détente et, quand présente, sur ladite au moins une portion de dérivation.
[0055] Avantageusement, quand la vanne de régulation est positionnée entre son collecteur d'échappement respectif et la turbine, une face de la turbine en vis-à-vis des premier et second collecteurs d'échappement comporte une bride fixée à une bride équipant chaque collecteur, d'échappement la vanne de régulation de chacun des premier et deuxième conduits étant positionnée entre la bride du collecteur d'échappement respectif et la bride de la turbine.
[0056] L'invention a également pour objet le véhicule automobile comprenant l'ensemble moteur décrit précédemment.
[0057] 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 ensemble moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement partant de l'état de la technique le plus proche,
- la figure 1 a est une représentation schématique d'un ensemble moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement avec chaque conduit équipé d'une vanne de régulation selon un premier mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement selon un mode de réalisation de la présente invention, la turbine étant traversée par les prolongations des deux conduits et le moteur comprenant des moyens de maintien en fermeture du premier passage des deux passages de sortie que présentent le ou les cylindres,
- la figure 3 est une représentation schématique d'un cycle d'un moteur à combustion interne montrant les différentes étapes du cycle et la succession de phases d'échappement et d'admission avec l'ouverture d'une soupape d'échappement et d'une soupape d'admission,
- la figure 4 est une représentation schématique d'une levée de soupape avec avance d'ouverture et retard de fermeture de la soupape,
- la figure 5 montre trois exemples de positions d'avance en ouverture et de retard en fermeture des soupapes d'admission et d'échappement, l'exemple du bas de cette figure étant conforme au procédé de commande d'un échappement selon la présente invention,
- la figure 6 illustre trois courbes en fonction du temps de la pression moyenne effective ou PME pour respectivement un moteur turbocompressé classique, un moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur, ces deux courbes étant obtenues par un ensemble moteur conforme respectivement à chacun des deux états de la technique et une courbe étant obtenue pour un ensemble moteur selon la présente invention,
- la figure 7 illustre le couple moteur en fonction du régime moteur pour respectivement une circulation dans le deuxième conduit activé et désactivé, ceci pour des régimes moteur faibles, un gain de couple moteur résultant de la désactivation du deuxième conduit pouvant être obtenu selon l'ensemble moteur conforme à la présente invention,
- la figure 8 montre deux courbes de montée en température selon le temps en fin de système d'échappement pour respectivement un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon l'état de la technique et un ensemble moteur selon la présente invention.
[0058] 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.
[0059] Les figures 1 à 4 concernent le premier aspect de l'invention. Les figures 1 a, et à 8 concernent le deuxième aspect de l'invention. [0060] Dans ce qui suit les mots aval et amont sont à prendre dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement hors du moteur ou à nouveau vers l'entrée du moteur pour la ligne de recirculation, un élément dans le système d'échappement en aval du moteur étant plus éloigné du moteur qu'un autre élément se trouvant en amont de l'élément. Ce qui est appelé ensemble moteur comprend le moteur thermique de même que ses auxiliaires pour l'admission d'air dans le moteur et pour l'échappement des gaz hors du moteur, un turbocompresseur faisant aussi partie de l'ensemble moteur, la turbine étant comprise dans le système d'échappement de l'ensemble moteur.
[0061 ] La figure 1 a déjà été décrite dans la partie introductive de la présente demande. [0062] En se référant aux figures 1 a et 2 qui représente deux modes alternatifs conformes à la présente invention, celle-ci concerne un ensemble moteur 1 à combustion interne à suralimentation contrôlée par distribution moteur d'un véhicule automobile.
[0063] Le moteur comprend au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation et mobile à l'intérieur dudit au moins un cylindre entre une position la plus interne dite Point Mort Haut et une position la moins interne dite Point Mort Bas. Le Point Mort Haut est le point le plus haut que peut atteindre le piston dans le cylindre et inversement le Point Mort Bas est le point le plus bas que le piston peut atteindre, la course étant la longueur du parcours entre le Point Mort Haut et le Point Mort Bas. [0064] A la figure 2, il est illustré trois cylindres, ce qui n'est pas limitatif. Chaque cylindre présente des premier et second passages de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur et un passage d'admission pour l'entrée de l'air dans le cylindre préalablement à la combustion. [0065] Les premier et second passages de sortie sont munis respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement 19, 19a. Le premier passage de sortie est relié à un premier collecteur 5 tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur 7.
[0066] Ensuite le système d'échappement comprend un premier conduit 4 dit d'échappement par la turbine 2 partant du premier collecteur 5 d'échappement et un deuxième conduit 6 dit de décharge partant du second collecteur 7 d'échappement pour l'évacuation des gaz issus de la combustion dans le moteur lors d'une phase d'échappement. La turbine 2 présente un passage principal de détente, non référencé aux figures, dans lequel est logée une roue de turbine. Le premier conduit 4 débouche dans le passage principal de détente en entrée de la turbine 2.
[0067] Selon l'invention, comme montré dans le mode de réalisation de la figure 2, le premier passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture 20 actifs lors de la phase d'échappement du moteur et le deuxième conduit 6 débouche en entrée de la turbine 2 dans au moins une portion de dérivation 8 interne à la turbine 2 contournant le passage principal de détente.
[0068] En dehors de la phase d'échappement, les premier et second passages de sortie sont fermés par leur soupape d'échappement 19, 19a associée. Lors de la phase d'échappement, les moyens de maintien en fermeture 20 pour les trois premiers passages montrés à la figure 2 des trois cylindres permettent de maintenir cette fermeture alors que les premières soupapes d'échappement 19 associées devraient être ouvertes.
[0069] Dans un mode préférentiel de réalisation, ce sont les deux passages de sortie du cylindre ou de chaque cylindre du moteur qui peuvent être sélectivement fermés lors de la phase d'échappement des gaz résultant de la combustion hors du moteur. Dans ce mode de réalisation, le second passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture 20a actifs lors de la phase d'échappement du moteur, les moyens de fermeture 20, 20a d'un des passages de sortie étant indépendants des moyens de fermeture 20a, 20 de l'autre des deux passages de sortie dudit au moins un cylindre.
[0070] Dans le mode préféré de réalisation des moyens de maintien en fermeture 20, 20a, les moyens de fermeture 20, 20a sont des moyens de maintien de la soupape d'échappement 19, 19a associée dans une position désactivée dans laquelle la soupape d'échappement 19, 19a obture son passage associé de sortie dudit au moins un cylindre pendant la phase d'échappement.
[0071 ] La première soupape d'échappement 19 associée au premier passage de sortie pour chaque cylindre est alors maintenue fermée en étant désactivée alors qu'elle devrait s'ouvrir lors de la phase d'échappement. Ceci est valable pour la seconde soupape d'échappement 19a quand des moyens de maintien de fermeture 20a sont aussi prévus pour le second passage de sortie de chaque cylindre.
[0072] Les moyens de fermeture 20, 20a peuvent être sous la forme d'un système de déplacement de came à poussoir débrayable ou linguet débrayable, le poussoir ou le linguet étant associé à une commande hydraulique ou électrique, ou sous la forme d'une soupape électromagnétique ou d'une soupape pneumatique.
[0073] Comme il est montré à la figure 2, les prolongations des premier et deuxième conduits 4, 6 dans la turbine que sont respectivement le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation 8 débouchent à l'intérieur de la turbine 2 en aval de la roue, ladite au moins une portion de dérivation 8 contournant de la turbine 2 par au moins une extrémité de sortie 8b respective. Ceci se produit vers la sortie de la turbine.
[0074] Avantageusement la turbine 2 comprend un carter 2c qui l'entoure avec une face d'entrée 2a et une face de sortie 2b. Les premier et deuxième conduits 4, 6 débouchent à la face d'entrée 2a de la turbine en étant prolongés respectivement par le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation 8. A la face de sortie 2b du carter 2c de la turbine 2, extérieur à la turbine, il est prévu un troisième conduit 9 évacuant les gaz d'échappement de la turbine 2. [0075] Avantageusement, l'ensemble moteur 1 comporte une ligne de recirculation des gaz à l'échappement qui est piquée sur un des premier et deuxième conduits 4, 6 ou sur une de leurs prolongations à l'intérieur de la turbine. A la figure 2, ce piquage se fait à travers la turbine 2 avantageusement sur ladite au moins une portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 à l'intérieur de la turbine 2. [0076] Avantageusement, le troisième conduit 9 comporte des éléments de dépollution 10 des gaz d'échappement le traversant. Ce sont ces éléments de dépollution 10 qui peuvent profiter d'un maintien en fermeture des premiers passages des cylindres, aucun débit ne passant par le premier conduit 4. Dans ce cas le flux arrivant dans les éléments de dépollution 10 provient exclusivement du deuxième conduit 6 via la portion de dérivation 8. Comme la portion de dérivation 8 du deuxième conduit 6 contourne la roue de la turbine 2 et n'est pas en échange d'énergie avec elle, les gaz d'échappement contenus arrivant sont plus chauds que ne le seraient les gaz d'échappement traversant le passage principal de détente prolongeant le premier conduit 4. Il s'ensuit que les éléments de dépollution 10 sont traversés par des gaz plus chauds que quand les premiers passage de sortie sont ouverts, ce qui favorise la montée en température des gaz d'échappement arrivant dans les éléments de dépollution.
[0077] En se référant aux figures 2 à 5, la présente invention concerne aussi un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur 1 à combustion interne comprenant un turbocompresseur comportant une turbine 2 et un compresseur 3 et un système d'échappement. Le moteur comprend au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation et mobile à l'intérieur dudit au moins un cylindre entre une position la plus interne dite Point Mort Haut et une position la moins interne dite Point Mort Bas.
[0078] Ledit au moins un cylindre présente des premier et second passages de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur et un passage d'admission pour l'entrée d'air dans le cylindre avant combustion. [0079] La figure 3, tout en se référant à la figure 2 pour les références 19, 19a, montre la succession de phases lors d'un cycle d'un moteur quatre temps avec des phases de compression, de détente, d'échappement et d'admission. Chacun des deux passages de sortie par cylindre est muni d'une soupape d'échappement 19, 19a et le passage d'admission est muni d'une soupape d'admission.
[0080] De manière classique, les soupapes d'échappement 19, 19a ouvrent leur passage entre le Point Mort Bas PMB et le Point Mort Haut PMH lors d'une phase d'échappement et la soupape d'admission ouvre son passage entre le Point Mort Haut PMHB et le Point Mort Bas PMB avec, pour chaque soupape une avance d'ouverture et un retard de fermeture prédéterminés par rapport auxdits Points Morts PMH, PMB.
[0081 ] En se référant aux figures 2 et 4, la figure 4 montre une levée de soupape LEV S qui est la distance entre la base du triangle et son extrémité la plus élevée, la loi de soupape LLOI étant la largeur de la base du triangle et symbolisant la durée d'ouverture de la soupape. La forme en triangle signifie que l'ouverture et la fermeture d'une soupape ne sont pas instantanées mais progressives pendant une période transitoire de temps entre, d'une part, le début de l'ouverture et l'ouverture complète de la soupape et, d'autre part, le début de la fermeture et la fermeture complète de la soupape.
[0082] Comme l'admission d'air dans chaque cylindre et l'ouverture de la soupape d'admission ne sont pas instantanées, il convient de commencer à ouvrir la soupape d'admission un peu avant l'arrivée au Point Mort Haut. Il en résulte une avance d'ouverture d'admission AOA. De même, la soupape d'admission reste ouverte un peu plus tard après le Point Mort Haut, ce qui donne le retard à la fermeture d'admission ou RFA.
[0083] Selon le point de fonctionnement du moteur, on aura tendance à contrôler soit l'avance d'ouverture d'admission AOA pour un remplissage maximal et la puissance moteur soit le retard à la fermeture d'admission RFA pour la réduction du pompage du moteur à faible charge). La distance entre l'avance d'ouverture d'admission AOA et le retard à la fermeture d'admission RFA est souvent supérieure à 180° , ceci en dehors du fait que les ouvertures et fermetures ne sont pas instantanées. De manière plus simpliste, la fermeture d'admission RFA est la conséquence du choix de la position d'avance d'ouverture d'admission AOA et de la largeur totale de la loi qui est la durée d'ouverture de soupape souvent supérieure à 180° pour les soupapesd'admission, par exemple pouvant être de 210° pour certains moteurs trois cylindres. Il est à noter que les schémas en triangle tombant à 180° étaient là juste pour simplfier l'illustration et ne sont pas limitatifs. [0084] Il en va de même pour les deux soupapes d'échappement avec respectivement une avance d'ouverture d'échappement AOE et un retard de fermeture d'échappement RFE. En effet, chaque soupape d'échappement est ouverte un peu avant le Point Mort Bas avec une avance à l'ouverture d'échappement AOE. Le retard de fermeture d'échappement RFE l'est par rapport au Point Mort Haut.
[0085] L'échappement présente deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur. Un premier flux d'échappement provient du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre et traverse la turbine 2 par une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement le traversant à l'intérieur de la turbine 2. Un second flux dit de décharge provenant du second passage de sortie par cylindre rejoint le premier flux en aval de la roue en la contournant.
[0086] En se référant à toutes les figures sauf la figure 1 , selon le procédé conforme à la présente invention, au moins le premier flux est interrompu temporairement dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur avec une pression en admission d'air supérieure à la pression atmosphérique. De plus, pendant ce maintien en fermeture du premier passage de sortie, lors de la phase d'échappement, au moins l'avance à l'ouverture AOE de la seconde soupape d'échappement 19a et l'avance à l'ouverture de la soupape d'admission AOA dudit au moins un cylindre sont modifiées.
[0087] Ceci sera mieux compris en regard de la figure 5 tout en se référant à la figure 4. La figure 5 illustre trois cas de figure pouvant survenir lors du maintien en fermeture du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre. La présente invention propose de modifier l'avance à l'ouverture de la seconde soupape 19a et l'avance à l'ouverture de la soupape d'admission dudit au moins un cylindre.
[0088] La durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement, référencée LLOI à la figure 4, a des conséquences sur le bon fonctionnement du procédé de commande selon l'invention.
[0089] Si cette durée d'ouverture est petite en étant par exemple inférieure à 180° d'angle de vilebrequin, l'angle de vilebrequin étant montré en abscisse des courbes de la figure 5, et si le retard de fermeture de la soupape d'échappement RFE est égal ou supérieure à la position du Point Mort Haut du moteur, de la recompression des gaz d'échappement pendant le début de la phase d'échappement d'un cycle moteur quatre temps sera générée avec une augmentation des pertes de pompage du moteur. Ceci est illustré par le cas de figure montré le plus haut à la figure 5. [0090] Dans le cas de figure montré en dessous du premier cas à la figure 5 toujours en se référant à la figure 4 pour certaines des références, si l'avance d'ouverture de la soupape d'échappement AOE est égale ou supérieure à la position de Point Mort Bas PMB et si l'avance d'ouverture de soupape d'admission AOA est égale ou inférieure à la position de Point Mort Haut PMH du moteur, de la recompression des gaz d'échappement pendant la fin de la phase d'échappement d'un cycle moteur quatre temps sera aussi générée, ce qui provoque une augmentation des pertes de pompage du moteur.
[0091 ] En se référant aux figures 2 à 5, le cas suivant est le cas correspondant à l'ajustement proposé par la présente invention. Pour remédier à ces problèmes de pompage, il est procédé à l'ajustement de la position d'avance d'ouverture de la soupape d'échappement AOE de la seconde soupape d'échappement à une position au moins égale ou supérieure à la position de Point Mort Bas PMB, donc après combustion. Cet ajustement est combiné avec un ajustement de la position d'avance d'ouverture de soupape d'admission AOA au moins égale ou supérieure, dans ce dernier cas avec un croisement de soupape entre la soupape d'admission et la seconde soupape d'échappement, à la position de retard de fermeture de la seconde soupape d'échappement RFE. Cette combinaison d'ajustements est faite tout en veillant que la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement ou loi de soupape ne soit pas trop petite en étant idéalement d'une taille supérieure à 140° d'angle de vilebrequin.
[0092] Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, le premier passage de sortie est maintenu fermé par des moyens de fermeture 20 lors de la phase d'échappement en conditions de fonctionnement d'après démarrage du moteur ou à faible régime du moteur avec une charge moteur correspondant à une pression en admission d'air du moteur inférieure à la pression atmosphérique.
[0093] Pour une fermeture du premier passage ou du second passage pour chaque cylindre du moteur ou leur réouverture, les conditions de fonctionnement du moteur sont évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, ledit au moins un paramètre de fonctionnement étant sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme une pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
[0094] Pour l'interruption du premier flux, les conditions de fonctionnement peuvent, par exemple, être un régime moteur et une charge moteur respectivement inférieurs à un régime et une charge moteur de référence et pour sa réouverture, les conditions de fonctionnement peuvent être, par exemple, un régime moteur et une charge moteur supérieurs respectivement au régime et à la charge moteur de référence.
[0095] Ceci est motivé du fait qu'en régime moteur et charge moteur faibles, le fonctionnement du compresseur 3 ne nécessite pas beaucoup d'énergie et que donc la roue de la turbine 2 n'a pas besoin de récupérer de l'énergie des gaz d'échappement présents dans le passage principal de détente prolongeant le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine. Ainsi, il existe une possibilité de rendre le débit nul ou tout au moins de diminuer le débit des gaz d'échappement dans le premier conduit 4, ceci par la fermeture du premier passage de chaque cylindre, si le besoin s'en fait sentir, par exemple mais non limitativement quand il y a avantage d'avoir des gaz d'échappement plus chauds dans le système d'échappement.
[0096] Par contre, ceci n'est plus le cas lors d'une demande de puissance au moteur qui nécessite une compression plus forte effectuée par le compresseur 3 : le premier passage de chaque cylindre est alors réouvert au moins partiellement selon la demande de puissance émise.
[0097] En récapitulation, la zone de désactivation du premier conduit 4 d'échappement par turbine par la fermeture du premier passage de chaque cylindre concerne donc les faibles régimes et des charges moteur correspondant à une pression plénum demandée au contrôle moteur inférieure à la pression atmosphérique. Au-dessus de cette zone de fonctionnement, les performances du moteur, sans fonctionnement du turbocompresseur, ne pourraient plus satisfaire la demande de puissance émise par le conducteur. La réouverture au moins partielle du premier passage de chaque cylindre pour l'alimentation du premier conduit 4 en gaz d'échappement est alors donc nécessaire.
[0098] Dans ce cas, le premier flux est interrompu quand le régime du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur, l'interruption du premier flux cessant quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
[0099] Un exemple d'interruption temporaire du second flux passant par le deuxième conduit 6 va être ci-après décrit. Comme précédemment décrit, la sortie du moteur comprend par cylindre, au moins un cylindre équipant le moteur et avantageusement trois, des premier et second passages de sortie fermés par une soupape d'échappement 19, 19a respective. Une série de premiers passages de sortie des cylindres alimente le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine et une série de seconds passages de sortie alimente le deuxième conduit 6 dit de décharge. [00100] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après réunion des deux flux, ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution pour son fonctionnement. Dans ce cas, le premier passage de sortie est maintenu fermé tant que ladite température minimale n'est pas atteinte et que la pression en admission d'air du moteur est supérieure à la pression atmosphérique.
[00101 ] Le premier flux est alors avantageusement interrompu en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont détectées inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement. Les paramètres de fonctionnement suivis sont la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement.
[00102] L'interruption du premier flux cesse quand la température détectée ou estimée des gaz d'échappement dépasse la valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement ou quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
[00103] Ainsi, il peut être requis par un contrôle moteur supervisant le fonctionnement de l'ensemble moteur une valeur de pression en admission d'air du moteur supérieure à la pression atmosphérique, par exemple suite à une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule automobile, ce qui nécessite le fonctionnement du compresseur du turbocompresseur. [00104] Dans ce troisième mode de réalisation, le premier flux traversant le premier conduit 4 avec des gaz d'échappement qui vont perdre beaucoup de température lors de la traversée de la roue de la turbine 2 est interrompu par fermeture du premier passage par des moyens de fermeture 20 tant que ladite température minimale n'est pas atteinte. Par exemple sans que cela soit limitatif la température minimale peut être comprise entre 150°C et 200 °C.
[00105] La désactivation au moins partielle du premier conduit 4 d'échappement par la turbine permet l'amélioration du temps de chauffe des éléments de dépollution 10, notamment un catalyseur, car il n'y a plus la détente des gaz échappement dans la turbine. Les éléments de dépollution 10 sont donc traversés par des gaz plus chauds, majoritairement en provenance du deuxième conduit 6 et montent plus rapidement en température.
[00106] Il s'ensuit que les éléments de dépollution 10 atteignent leur température de mise en action plus rapidement. Ceci est particulièrement intéressant en regard des normes d'émission de polluants de plus en plus sévères. C'est aussi un gain économique potentiel avec moins de métaux précieux dans le catalyseur en restant à une même efficacité globale du traitement de dépollution.
[00107] Dans tous ces modes de réalisation avec interruption de flux, c'est avantageusement le contrôle moteur qui pilote l'ouverture et la fermeture au moins partielle des moyens de maintien en fermeture du premier et, le cas échéant, du second passage de sortie, le contrôle moteur bénéficiant par ailleurs des conditions de fonctionnement moteur alors en vigueur qui sont comparées aux premières et secondes conditions de fonctionnement prédéterminées. Ceci est valable pour tous les modes de maintien en fermeture du premier ou du second passage de sortie. [00108] Une ligne RGE 1 1 peut présenter un piquage sur un des deux conduits d'échappement pour prélever une partie des gaz d'échappement de ce conduit ainsi qu'un refroidisseur 23 des gaz d'échappement traversant cette ligne 1 1 , ces gaz étant alors très chauds. Ce piquage peut se faire à travers la turbine 2 comme montré à la figure 2 mais ceci n'est pas obligatoire. [00109] L'ensemble moteur 1 comprend un moteur à combustion interne, un turbocompresseur comportant une turbine 2 et un compresseur 3, et un système d'échappement raccordé à une sortie du moteur pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur. [001 10] Le moteur comprend au moins un cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur 5 tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur 7 pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur. Des soupapes d'échappement 19, 19 sont prévus respectivement pour le premier et le second passage.
[001 1 1 ] Le système d'échappement comprend un premier conduit 4 dit d'échappement par la turbine 2 partant du premier collecteur 5 d'échappement et un deuxième conduit 6 dit de décharge partant du second collecteur 7 d'échappement. Les premier et second collecteurs 5, 7 sont reliés à la sortie du moteur à combustion interne pour la canalisation des gaz d'échappement par les premier et deuxième conduits 4, 6.
[001 12] La turbine 2 est munie d'un carter 2c en présentant en son intérieur un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine et le premier conduit 4 débouche dans le passage principal de détente par une face d'entrée 2a du carter 2c, le deuxième conduit 6 contournant la roue de la turbine 2.
[001 13] Selon l'invention, comme montré dans les deux modes de réalisation des figures 1 a et 2, le système d'échappement de l'ensemble moteur 1 comporte des moyens d'interruption 16, 17 du flux de gaz d'échappement dans les premier et deuxième conduits 4, 6, les moyens d'interruption 16, 17 du flux de l'un des deux conduits 4, 6 étant indépendants des moyens d'interruption 16, 17 du flux de l'autre des deux conduits 6, 4.
[001 14] Ceci est valable pour les deux modes de réalisation montrés respectivement aux figures 1 a et 2. L'interruption se fait donc dans le système d'échappement et ceci d'une manière simple sans avoir à modifier les paramètres de sortie du moteur et notamment l'activation ou la désactivation des soupapes d'échappement 19, 19a. [001 15] Avantageusement, les moyens d'interruption 16, 17 du flux sont sous la forme d'une vanne de régulation 16, 17 associée au premier ou au deuxième conduit 4, 6 respectif dans le système d'échappement.
[001 16] La présente invention concerne aussi un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur 1 à combustion interne à suralimentation contrôlée par distribution moteur. Un tel ensemble moteur 1 comprend un turbocompresseur comportant une turbine 2 et un compresseur 3, l'échappement présentant deux flux d'échappement des gaz à une sortie du moteur, un premier flux dit d'échappement traversant la turbine 2 logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement le traversant, un second flux rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant.
[001 17] Selon le procédé de la présente invention, les deux flux sont sélectivement interrompus temporairement. L'interruption peut se faire aussi bien directement à la sortie du moteur que plus en aval du moteur sur les conduits 4, 6 et le cas échéant sur leurs prolongations respectives dans la turbine 2.
[001 18] Le premier flux est interrompu dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise, quand les conditions de fonctionnement du véhicule ne nécessitent pas l'utilisation du turbocompresseur avec une pression en admission d'air inférieure ou égale à la pression atmosphérique ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur avec une pression en admission d'air requise supérieure à la pression atmosphérique.
[001 19] Le second flux est interrompu lors d'une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur avec une pression en admission d'air requise supérieure à la pression atmosphérique. Des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du second flux peuvent être un risque de pompage du turbocompresseur, les conditions de fonctionnement du moteur étant évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur.
[00120] Dans les deux cas, ledit au moins un paramètre de fonctionnement est sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme la pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
[00121 ] Les conditions de fonctionnement nécessitant une utilisation du turbocompresseur ou induisant un risque de pompage du turbocompresseur sont propres à chaque véhicule. En général, l'utilisation du turbocompresseur est nécessaire lors d'une demande de puissance du moteur par le conducteur, ce qui provoque une augmentation de la charge moteur. [00122] Il est possible de combiner plusieurs modes de réalisation du procédé. Par exemple, sans que cela soit limitatif, au démarrage, le premier flux peut être temporairement interrompu en regard de premières conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur puis rétabli. Ensuite, les deux flux peuvent ne pas être interrompus ou seul le second flux peut être interrompu temporairement compte tenu de secondes conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur autres que les premières conditions.
[00123] Selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, le premier flux est interrompu en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement avec comme paramètres de fonctionnement suivis la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement. [00124] Le premier paramètre de fonctionnement est la température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement où se trouvent des éléments de dépollution ou une estimation de cette température des gaz d'échappement. Comme paramètre de fonctionnement, il est donc possible de prendre directement la température des gaz d'échappement ou de l'estimer en fonction de la température du moteur, une corrélation existant entre les deux températures.
[00125] Il est aussi possible d'estimer la température des gaz d'échappement en fonction de la moyenne des régimes du moteur depuis le démarrage et de la durée de fonctionnement du véhicule depuis le démarrage, une estimation de la température des gaz d'échappement pouvant être déduite de ces paramètres. [00126] L'interruption du premier flux cesse quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique. L'obtention d'une telle pression en admission d'air du moteur implique le fonctionnement du turbocompresseur donc un rétablissement du passage du premier flux à travers la turbine et sa roue de récupération d'énergie.
[00127] Une application particulièrement avantageuse d'une interruption du premier flux prend place quand il est procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après la jonction du premier flux par le second flux, ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement pour son fonctionnement. Dans ce cas, la température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement sert de valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement pour l'interruption du premier flux.
[00128] Un autre mode de réalisation pour lequel une interruption du premier flux est avantageuse est quand le régime du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur, avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise inférieure ou égale à la pression atmosphérique.
[00129] L'interruption du premier flux cesse quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique. [00130] Dans ce mode de réalisation, les valeurs régnantes du régime moteur et de la charge pour une interruption du premier flux peuvent être respectivement inférieures à une valeur prédéterminée de référence de régime et une valeur prédéterminée de référence de charge moteur qui ne nécessitent pas l'utilisation du turbocompresseur et qui sont propres à chaque motorisation de véhicule. [00131 ] Par contre, une pression en admission d'air requise du moteur supérieure à la pression atmosphérique est révélatrice d'une nécessité d'utiliser le turbocompresseur d'où un rétablissement du premier flux pour cette condition. Ceci est aussi le cas lors d'une augmentation du régime moteur et de la charge moteur supérieure respectivement aux valeurs prédéterminées de référence de régime et de charge moteur. [00132] Ceci est motivé du fait qu'en régime moteur et charge moteur faibles en comparaison avec des valeurs prédéterminées de référence respectives de régime moteur et de charge moteur, le fonctionnement du compresseur 3 ne nécessite pas du tout ou pas beaucoup d'énergie et que donc la roue de la turbine 2 n'a pas besoin de récupérer de l'énergie des gaz d'échappement présents dans le passage principal de détente prolongeant le premier conduit 4 dit d'échappement à travers la turbine 2.
[00133] Il s'ensuit la possibilité de rendre le débit nul ou tout au moins de diminuer le débit des gaz d'échappement dans le premier conduit 4, ceci par la vanne de régulation 16, si le besoin s'en fait sentir, par exemple mais non limitativement quand il y a avantage d'avoir des gaz d'échappement plus chauds dans le système d'échappement.
[00134] Par contre, ceci n'est plus le cas lors d'une demande de puissance au moteur qui nécessite une compression plus forte effectuée par le compresseur 3 : la vanne de régulation 16 du premier conduit 4 est alors réouverte au moins partiellement selon la demande de puissance émise pour que la valeur de la pression en admission d'air du moteur requise soit supérieure à la pression atmosphérique.
[00135] En récapitulation, la zone de désactivation du premier conduit 4 d'échappement par turbine par sa vanne de régulation 16 associée par lequel passe le premier flux concerne donc les faibles régimes et des charges moteur correspondant à une pression plénum demandée par le contrôle moteur inférieure à la pression atmosphérique. Au- dessus de cette zone de fonctionnement, les performances du moteur, sans fonctionnement du turbocompresseur, ne pourraient plus satisfaire la demande de puissance émise par le conducteur. La réouverture au moins partielle de la vanne de régulation 16 dans le premier conduit 4 est alors donc nécessaire.
[00136] Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention qui peut être combiné avec les modes de réalisation précédemment mentionnés ne concernant pas le même flux, ceci à des moments différents de fonctionnement du moteur en étant décalés dans le temps, le second flux traversant le deuxième conduit 6 dit de décharge puis son prolongement dans la turbine 2 par ladite au moins une portion de dérivation 8 est interrompu. Au moins deux cas peuvent alors se présenter.
[00137] Dans le premier cas d'interruption du second flux, le régime du moteur est inférieur à une valeur prédéterminée de régime et un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur. Dans ce cas, il peut y avoir deux paramètres à considérer, à savoir un paramètre représentatif de la charge du moteur et un paramètre représentatif du régime du moteur. Le second cas d'interruption du second flux est effectué pour des régimes du moteur transitoires avec un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur. La valeur prédéterminée de charge moteur dans les deux cas est celle qui nécessite l'utilisation du turbocompresseur pour la motorisation concernée.
[00138] Ceci est motivé du fait qu'en forte charge moteur, le fonctionnement du compresseur 3 nécessite beaucoup d'énergie et que donc la roue de la turbine 2 doit récupérer le plus d'énergie possible des gaz d'échappement présents dans le passage principal de détente prolongeant dans la turbine 2 le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine, d'où la nécessité de rendre le débit plus fort dans le premier conduit 4 et son passage associé. [00139] Ceci peut être obtenu par une fermeture complète ou partielle de la vanne de régulation 17 se trouvant dans le deuxième conduit 6, rendant le débit des gaz dans le deuxième conduit 6 nul ou le diminuant fortement et donc en conséquence dans ladite au moins une portion de dérivation 8 le prolongeant. Par contre, ceci n'est plus le cas lors d'une demande de puissance au moteur qui ne nécessite plus une compression forte effectuée par le compresseur 3 : la vanne de régulation 17 du deuxième conduit 6 est alors réouverte au moins partiellement selon la baisse de la demande de puissance émise.
[00140] Un autre exemple d'interruption temporaire du second flux passant par le deuxième conduit 6 va être ci-après décrit. Comme précédemment décrit, la sortie du moteur comprend par cylindre, au moins un cylindre équipant le moteur et avantageusement trois, des premier et second passages de sortie fermés par une soupape d'échappement 19, 19a respective, comme montré aux figures 1 a et 2. Une série de premiers passages de sortie des cylindres alimente le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine et une série de seconds passages de sortie alimente le deuxième conduit 6 dit de décharge. Les soupapes d'échappement 19, 19a sont munies de mécanismes d'activation 20, 20a.
[00141 ] Cependant, sur chaque cylindre, l'ouverture de la soupape d'échappement 19a reliée indirectement au deuxième conduit 6 se produit très souvent après l'ouverture de la soupape d'échappement 19 du même cylindre reliée au premier conduit 4 et toujours pendant la phase d'échappement du cycle quatre-temps du moteur, même sur le phasage le plus en retard de l'ouverture de la soupape d'échappement 19a reliée au deuxième conduit 6.
[00142] Il se produit ainsi une période de temps pour lequel les deux soupapes d'échappement 19, 19a sont ouvertes en même temps, ce qui rend la fonction du deuxième conduit 6 de décharge toujours opérationnelle, alors que ceci peut être défavorable dans certaines conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 .
[00143] Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible d'interrompre le flux dans le deuxième conduit 6 de manière sélective afin que ce deuxième conduit 6 ne soit pas en permanence toujours ouvert, ceci surtout quand une demande de puissance de l'ensemble moteur existe.
[00144] La figure 6 illustre trois courbes en fonction du temps de la pression moyenne effective ou PME qui est un indicateur de la performance d'un moteur à explosion. La pression moyenne effective est le rapport entre le travail fourni par le moteur durant un cycle et la cylindrée du moteur. La pression moyenne effective permet de calculer la charge moteur.
[00145] La première courbe médiane référencée avec des carrés est la courbe de référence correspondant à un ensemble moteur turbocompressé classique. La deuxième courbe inférieure référencée avec des cercles est la courbe correspondant à un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur non doté de moyens d'interruption conformes à la présente invention et la troisième courbe supérieure référencée avec des triangles est relative à un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur muni de moyens d'interruption du flux selon la présente invention.
[00146] Sur ces courbes sont représentés les temps tO, ts, t3, t1 et t2 qui correspondent respectivement au démarrage en phase transitoire à partir d'une valeur de couple initiale et au démarrage de la phase de suralimentation, les trois derniers temps correspondant à un temps d'atteinte d'objectif de couple. [00147] Entre le temps tO de démarrage en phase transitoire et ts de démarrage en phase suralimentée, la performance moteur est donnée par le remplissage naturel du moteur sans recours à la suralimentation, ceci quel que soit l'ensemble moteur turbocompressé classique ou à suralimentation contrôlée par distribution moteur.
[00148] Entre le temps ts et les temps t1 , t2, t3 qui sont les temps d'atteinte d'un objectif de couple, il se produit une montée en couple du moteur en mode de suralimentation qui est le couple instantané du moteur. Cela illustre la capacité du turbocompresseur à fournir de la puissance, en comprimant l'air d'admission, la durée de temps d'atteinte étant plus longue quand la compression de l'air d'admission est faible.
[00149] Dans le cas de la courbe d'un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur non doté de moyens d'interruption comme la turbine reçoit moins de débit de gaz échappement du fait de l'ouverture du deuxième conduit, la montée en couple est plus lente. [00150] Dans le cas de la courbe relative à un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur muni de moyens d'interruption du flux selon la présente invention, la montée en couple est au moins aussi bonne que celui d'un ensemble moteur turbocompressé de référence. A la figure 6, elle se montre même supérieure, car dans le cas de l'ensemble moteur selon l'invention, la taille du collecteur d'échappement est plus petite que dans le cas de référence avec moins de passages associés aux soupapes d'échappement connectés au même volume.
[00151 ] Or un petit collecteur favorise la performance du moteur à bas régime car avec son volume plus petit, la détente des gaz d'échappement avant la traversée de la turbine est moins importante. L'enthalpie des gaz est donc légèrement supérieure à celle de l'ensemble moteur de référence, d'où le gain en performance illustré par une pente de courbe plus raide.
[00152] Lors d'une montée en charge du moteur :
a) Entre tO et ts : si le couple moteur avant le départ du transitoire est compris entre les valeurs de couple de cette zone, le flux dans le deuxième conduit n'est pas au moins partiellement interrompu,
b) Au voisinage de ts : quand le couple s'approche du couple maximum sans apport du turbocompresseur, il est possible d'anticiper la réalisation du retard d'ouverture des soupapes d'échappement et de leurs passages de sortie associés au deuxième conduit pour préparer la mise en action de la turbine et avoir une transition t0-ts-t3 plus lissée,
c) Entre ts et au voisinage de t3: on maintient le deuxième conduit avec ouverture en retard, cette ouverture retardée étant générée par les moyens d'interruption associés jusqu'à l'approche du couple objectif. Quand on est entre 75% à 90% de la valeur du couple de consigne, il est possible de rouvrir le deuxième conduit en élargissant la loi d'ouverture des moyens d'interruption en mode dynamique ou encore en sortant du mode de pilotage dynamique des moyens d'interruption pour éviter un dépassement supérieur de la cible de couple consigne.
[00153] Si on maintient toujours le deuxième conduit avec un retard d'ouverture, via les moyens d'interruption, après ts on peut bénéficier d'une fonction de stimulation de l'ensemble moteur car dans cette condition il est possible de générer plus de couple moteur que le cas de référence. Cependant, ce type d'action est à utiliser de façon temporaire car, à bas régime et fort couple, le moteur est susceptible de produire d'avantage de cliquetis, nocifs au moteur. Le couple maximal de l'ensemble moteur de référence reste la référence de sécurité absolue.
[00154] Les moyens d'interruption peuvent aussi maintenir le deuxième conduit de décharge partiellement fermé. Dans ce cas, on réalise une fonction de modulation du débit de gaz envoyé à la turbine tout en obtenant un débit de décharge via le deuxième conduit pour continuer d'optimiser les pertes par pompage.
[00155] La fuite des gaz via le deuxième conduit est ainsi toujours gérée avec efficacité mais les gains seront moins importants par rapport à une situation de moyens d'interruption complètement ouverts et donc inopérants. Ce qui est recherché dans un tel cas de figure est de pouvoir moduler la courbe de montée en couple après ts selon la volonté du conducteur, avec donc un degré additionnel de liberté.
[00156] En se référant à toutes les figures, de manière générale, l'interruption au moins partielle du flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit 6 permet une amélioration de la puissance récupérée par la turbine 2 car tout ou presque tout le débit moteur traverse la roue de la turbine 2 via le premier conduit 6 et son passage principal de détente le prolongeant dans la turbine. Cette interruption sera effective sur toutes les phases de vie du moteur correspondant à celles où une soupape de décharge d'un moteur turbocompressé classique est fermée, c'est-à-dire essentiellement en pleine charge bas régime moteur et pendant les transitoires forte charge. [00157] La figure 7 illustre le couple moteur en fonction du régime moteur, la partie hachurée montre l'augmentation du couple obtenu par la désactivation du deuxième conduit via ses moyens d'interruption ceci en fonctionnement pleine charge à bas régime de l'ensemble moteur, comme montré par la courbe avec points par rapport à la courbe avec carrés qui est celle obtenue sans interruption. Cette augmentation de couple n'est pas négligeable.
[00158] En se référant à toutes les figures sauf la figure 1 , selon un troisième mode de réalisation de l'invention sensiblement proche du premier mode en étant une application particulière de ce premier mode, comme précédemment mentionné, il peut être procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après la jonction du premier flux par le second flux, ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution pour son fonctionnement. [00159] Dans ce cas, le premier flux traversant par le premier conduit 4 avec des gaz d'échappement qui vont perdre beaucoup de température lors de la traversée de la roue de la turbine 2 est interrompu par la vanne de régulation 16 tant que ladite température minimale n'est pas atteinte. Par exemple sans que cela soit limitatif la température minimale peut être comprise entre 150° C et 200 °C.
[00160] La désactivation au moins partielle du premier conduit 4 d'échappement par la turbine permet l'amélioration du temps de chauffe des éléments de dépollution 10, notamment un catalyseur, car il n'y a plus la détente des gaz échappement dans la turbine. Les éléments de dépollution 10 sont donc traversés par des gaz plus chauds, majoritairement en provenance du deuxième conduit 6 et montent plus rapidement en température.
[00161 ] Ceci est illustré à la figure 8, la courbe supérieure avec points correspond à une désactivation du premier conduit 4 tandis que la courbe inférieure avec carrés correspond à un ensemble moteur à suralimentation contrôle sans régulation de flux dans le premier conduit 4. Les éléments de dépollution 10 atteignent leur température de mise en action plus rapidement. Ceci est particulièrement intéressant en regard des normes d'émission de polluants de plus en plus sévères. C'est aussi un gain économique potentiel avec moins de métaux précieux dans le catalyseur en restant à une même efficacité globale du traitement de dépollution. [00162] C'est avantageusement le contrôle moteur qui pilote l'ouverture et la fermeture au moins partielle des deux vannes de régulation 16, 17, le contrôle moteur bénéficiant par ailleurs des conditions de fonctionnement moteur alors en vigueur qui sont comparées aux conditions de fonctionnement prédéterminées. Ceci est valable pour tous les modes d'interruption de flux que ce soit le premier ou le second flux. [00163] Avantageusement, chaque vanne 16, 17 est une vanne de commande du type vanne de décharge de turbocompresseur, boîtier papillon, soupape moteur, à diaphragme ou à boisseau, cette vanne 16, 17 étant opérable par un actionneur électrique, pneumatique ou hydraulique qui lui est spécifique.
[00164] La figure 1 a montre un ensemble moteur 1 équivalent à celui montré à la figure 1 pour illustrer l'état de la technique avec cependant la différence notoire que l'ensemble moteur comprend des moyens d'interruption 16, 17 du flux de gaz d'échappement dans les premier et deuxième conduits 4, 6. La figure 2 quant à elle, illustre un mode préférentiel de réalisation du système d'échappement de l'ensemble moteur selon la présente invention. Ces deux modes de réalisation font partie de la présente invention.
[00165] Dans ce dernier mode, le deuxième conduit 6 de décharge débouche sur une face d'entrée 2a du carter 2c de la turbine et est prolongé à l'intérieur de la turbine 2 au moins une portion de dérivation 8 contournant le passage principal de détente logeant la roue de la turbine.
[00166] Ainsi, une portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 est intégrée dans la turbine 2 mais n'est pas en échange d'énergie cinétique avec la roue de la turbine 2, ce qui procure un effet de décharge de la turbine 2 plus efficace encore que l'effet de décharge obtenu avec une soupape de décharge dans un turbocompresseur classique de l'état de la technique.
[00167] De plus, le fait qu'une portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 soit intégrée dans la turbine 2 diminue l'encombrement du système d'échappement et réduit la dépense en matière pour le deuxième conduit 6, la jonction des premier et deuxième conduits 4, 6 se faisant dans la turbine 2 et non après la turbine 2, d'où un raccourcissement de la longueur du deuxième conduit 6 qui n'a pas à présenter une longueur lui permettant de contourner la turbine 2. Ce raccourcissement du deuxième conduit 6 de même que le logement de la portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 à l'intérieur de la turbine 2 sont favorables à la limitation de la baisse de température des gaz d'échappement dans le deuxième conduit 6, notamment par une meilleure isolation du deuxième conduit 6.
[00168] Le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation 8 se rejoignent à une face de sortie 2b du carter 2c, l'extrémité de sortie de ladite au moins une portion de dérivation vers la face de sortie 2b du carter 2 étant référencée 8b à la figure 2. Avantageusement, le système d'échappement comprend un troisième conduit 9 extérieur à la turbine 2 en étant relié à la face de sortie 2b du carter 2c de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine 2.
[00169] Avantageusement, quand les moyens d'interruption 16, 17 du flux sont sous la forme d'une vanne de régulation 16, 17, une vanne de régulation 16, 17 est positionnée pour chaque conduit 4, 6, soit sur le collecteur 5, 7 d'échappement associé audit conduit 4, 6, soit sur ou dans un carter de la turbine 2 entourant à distance la roue. [00170] Comme il est visible à la figure 2, le carter 2c de la turbine 2 peut comprendre une face d'entrée 2a des gaz d'échappement recevant les premier et deuxième conduits 4, 6 et une face de sortie 2b des gaz d'échappement ainsi qu'une portion intermédiaire reliant les faces 2a, 2b entre elles. Bien que cela ne soit pas montré aux figures, les vannes de régulation peuvent être intégrées dans le carter 2c de la turbine 2.
[00171 ] En alternative, une vanne de régulation 16, 17 peut être positionnée sur une portion de chaque conduit 4, 6 comprise entre son collecteur 5, 7 d'échappement respectif et la turbine 2, ce qui est montré à la figure 2.
[00172] Ainsi, la vanne de régulation 16, 17 peut être positionnée entre le collecteur 5, 7 d'échappement de son conduit 4, 6 respectif et la turbine 2. La face d'entrée 2a de la turbine 2 qui est la face de la turbine 2 en vis-à-vis des collecteurs 5, 7 d'échappement peut comporter une bride. Quand cette bride est fixée à une bride équipant chaque collecteur 5, 7 d'échappement, la vanne de régulation 16, 17 de chacun des premier et deuxième conduits 4, 6 est positionnée entre la bride du collecteur 5, 7 d'échappement respectif et la bride de la turbine 2.
[00173] Une ligne RGE 1 1 peut présenter un piquage sur un des deux conduits d'échappement pour prélever une partie des gaz d'échappement de ce conduit ainsi qu'un refroidisseur 23 des gaz d'échappement traversant cette ligne 1 1 , ces gaz étant alors très chauds. Ce piquage peut se faire à travers la turbine 2 comme montré à la figure 2 mais ceci n'est pas obligatoire.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur (1 ) à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un turbocompresseur comportant une turbine (2) et un compresseur (3), et un système d'échappement, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation et mobile à l'intérieur dudit au moins un cylindre entre une position la plus interne dite Point Mort Haut (PMH) et une position la moins interne dite Point Mort Bas (PMB), ledit au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur et un passage d'admission, le premier et le second passage de sortie étant muni respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement (19, 19a) et le passage d'admission étant muni d'une soupape d'admission, les soupapes d'échappement (19, 19a) ouvrant leur passage entre le Point Mort Bas (PMB) et le Point Mort Haut (PMH) lors d'une phase d'échappement et la soupape d'admission ouvrant son passage entre le Point Mort Haut (PMH) et le Point Mort Bas (PMB) selon un angle de rotation du vilebrequin avec, pour chaque soupape, une avance d'ouverture (AOA, AOE) et un retard de fermeture (RFE) prédéterminés par rapport auxdits Points Morts (PMH, PMB), l'échappement présentant deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur, un premier flux d'échappement provenant du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre traversant la turbine (2) logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement à l'intérieur de la turbine (2) et un second flux dit de décharge provenant du second passage de sortie rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, caractérisé en ce qu'au moins le premier flux est interrompu temporairement dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur et en ce que, pendant ce maintien en fermeture du premier passage de sortie, lors de la phase d'échappement, au moins l'avance à l'ouverture (AOE) de la seconde soupape d'échappement (19a) et l'avance à l'ouverture de la soupape d'admission (AOA) dudit au moins un cylindre sont modifiées. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la position d'avance à l'ouverture (AOE) de la seconde soupape d'échappement (19a) dudit au moins un cylindre dédiée au second flux est ajustée à une position au moins égale ou supérieure à la position de Point Mort Bas (PMB) en combinaison avec une position d'avance à l'ouverture de la soupape d'admission (AOA) au moins égale ou supérieure à la position de retard de fermeture (RFE) de la seconde soupape d'échappement (19a) avec une largeur d'une loi de levée (LLOI) de soupape pour la seconde soupape d'échappement (19a) entre la position d'avance à l'ouverture (AOE) de la seconde soupape d'échappement (19a) et le retard de fermeture (RFE) de la seconde soupape d'échappement (19a) qui ne soit pas inférieure à 140° d'angle du vilebrequin du moteur.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les conditions de fonctionnement du moteur sont évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme la pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'interruption du premier flux s'effectue:
- en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont détectées inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement avec comme paramètres de fonctionnement suivis la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement, l'interruption du premier flux cessant quand la température détectée ou estimée des gaz d'échappement dépasse la valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement ou quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique, ou
- quand le régime du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur, l'interruption du premier flux cessant quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
Ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur à combustion interne avec au moins un cylindre, un turbocompresseur comportant une turbine
(2) et un compresseur
(3), et un système d'échappement pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, les premier et second passages de sortie étant munis respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement (19, 19a), le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur (5) tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur (7), le système d'échappement comprenant un premier conduit
(4) dit d'échappement par la turbine (2) partant du premier collecteur
(5) d'échappement et un deuxième conduit
(6) dit de décharge partant du second collecteur
(7) d'échappement pour l'évacuation des gaz issus de la combustion dans le moteur lors d'une phase d'échappement, la turbine (2) présentant un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine, le premier conduit (4) débouchant dans le passage principal de détente en entrée de la turbine (2), caractérisé en ce que le premier passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture (20) actifs lors de la phase d'échappement du moteur et en ce que le deuxième conduit (6) débouche en entrée de la turbine (2) dans au moins une portion de dérivation (8) interne à la turbine (2) contournant le passage principal de détente.
Ensemble selon la revendication 5, dans lequel le second passage de sortie dudit au moins un cylindre est muni de moyens de maintien en fermeture (20a) actifs lors de la phase d'échappement du moteur, les moyens de fermeture (20, 20a) d'un des passages de sortie étant indépendants des moyens de fermeture (20a, 20) de l'autre des deux passages de sortie dudit au moins un cylindre.
Ensemble selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les moyens de fermeture (20, 20a) sont des moyens de maintien de la soupape d'échappement (19, 19a) associée dans une position désactivée dans laquelle la soupape d'échappement (19, 19a) obture son passage associé de sortie dudit au moins un cylindre pendant la phase d'échappement.
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le système d'échappement comprend un troisième conduit (9) extérieur à la turbine (2) en sortie de la turbine, le troisième conduit (9) évacuant les gaz d'échappement du passage principal de détente et de ladite au moins une portion de dérivation (8) hors de la turbine (2), le troisième conduit (9) comportant des éléments de dépollution (10) des gaz d'échappement le traversant.
9. Procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur (1 ) à combustion interne d'un véhicule automobile, notamment selon l'une des revendications précédentes, ledit ensemble moteur comprenant un turbocompresseur comportant une turbine (2) et un compresseur (3), et un système d'échappement présentant deux flux de gaz d'échappement à une sortie du moteur, un premier flux traversant la turbine logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement un second flux rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, caractérisé en ce que les deux flux sont sélectivement interrompus temporairement, d'une part, le premier flux étant interrompu dans le système d'échappement quand une température minimale des gaz d'échappement est requise ou quand des conditions de fonctionnement du moteur induisent un risque de pompage du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du premier flux étant une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur et, d'autre part, le second flux étant interrompu lors d'une augmentation d'une charge du moteur nécessitant une utilisation du turbocompresseur, des conditions de fonctionnement suspensives de l'interruption du second flux étant un risque de pompage du turbocompresseur, les conditions de fonctionnement du moteur étant évaluées par le suivi d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur sélectionné parmi les paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : le régime moteur, le temps écoulé après démarrage, la température des gaz d'échappement, la température du moteur, un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur comme une pression d'admission d'air à l'entrée du moteur ou une demande de puissance émise par le conducteur du véhicule.
10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le premier flux est interrompu :
- en conditions d'après démarrage du moteur pour lesquelles les valeurs régnantes de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement sont détectées inférieures ou estimées inférieures à une valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement avec comme paramètres de fonctionnement suivis la température des gaz d'échappement détectée ou la température du moteur et la moyenne du régime moteur pendant une durée écoulée après démarrage pour une estimation de la température des gaz d'échappement, l'interruption du premier flux cessant quand la température détectée ou estimée des gaz d'échappement dépasse la valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement ou quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique, ou
- quand le régime du moteur et un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont inférieurs à des valeurs respectives prédéterminées ne nécessitant pas l'utilisation du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur inférieure ou égale à la pression atmosphérique, l'interruption du premier flux cessant quand un ou des paramètres représentatifs de la charge du moteur suivis pour évaluer les conditions de fonctionnement suspensives indiquent une nécessité de fonctionnement du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel il est procédé à un traitement de dépollution des gaz d'échappement des premier et second flux après la jonction du premier flux par le second flux en fin de système d'échappement ledit traitement nécessitant une température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement pour son fonctionnement, ladite température minimale de traitement de dépollution des gaz d'échappement servant de valeur prédéterminée de température des gaz d'échappement en fin de système d'échappement pour l'interruption du premier flux.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , dans lequel le second flux est interrompu :
- quand le régime du moteur est inférieur à une valeur prédéterminée de régime et quand un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur sont supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur, ou
- pour des régimes du moteur transitoires avec un ou des paramètres représentatifs de la charge moteur supérieurs à une valeur prédéterminée de charge moteur, la valeur prédéterminée de charge moteur dans les deux cas nécessitant l'utilisation du turbocompresseur avec une valeur de la pression en admission d'air du moteur requise supérieure à la pression atmosphérique.
13. Ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur à combustion interne, un turbocompresseur comportant une turbine (2) et un compresseur (3), et un système d'échappement pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur (5) tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur (7) pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le système d'échappement comprenant un premier conduit (4) dit d'échappement par la turbine (2) partant du premier collecteur (5) d'échappement et un deuxième conduit (6) dit de décharge partant du second collecteur (7) d'échappement pour la canalisation des gaz d'échappement par les premier et deuxième conduits (4, 6), la turbine (2) étant munie d'un carter (2c) en présentant en son intérieur un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine et le premier conduit (4) débouchant dans le passage principal de détente par une face d'entrée (2a) du carter (2c), le deuxième conduit (6) contournant la roue de la turbine (2), caractérisé en ce que le système comporte des moyens d'interruption (16, 17) du flux de gaz d'échappement dans les premier et deuxième conduits (4, 6), les moyens d'interruption (16, 17) du flux de l'un des deux conduits (4, 6) étant indépendants des moyens d'interruption (16, 17) du flux de l'autre des deux conduits (6, 4).
14. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième conduit (6) débouche par la face d'entrée (2a) du carter (2c) dans au moins une portion de dérivation (8) interne au carter (2c) contournant le passage principal de détente, le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation (8) se rejoignant à une face de sortie (2b) du carter (2c), le système d'échappement comprenant un troisième conduit (9) extérieur à la turbine (2) en étant relié à la face de sortie (2b) du carter (2c) de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine (2).
15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, dans lequel, quand les moyens d'interruption (16, 17) du flux sont sous la forme d'une vanne de régulation (16, 17), la vanne de régulation (16, 17) est positionnée pour chaque conduit (4, 6), soit sur le collecteur d'échappement (5, 7) associé audit conduit (4, 6) ou soit dans le carter (2c) de la turbine (2) sur le passage principal de détente et, quand présente, sur ladite au moins une portion de dérivation (8).
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