WO2017162971A1 - Procede de deceleration d'un compresseur electrique et compresseur electrique associe - Google Patents

Procede de deceleration d'un compresseur electrique et compresseur electrique associe Download PDF

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WO2017162971A1
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electric compressor
compressor
valve
assembly
engine
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PCT/FR2017/050643
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Kévin SURBLED
Florent David
Pierrick LENOIR
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric compressors, and more particularly to a deceleration process of an electric compressor and the associated electric compressor.
  • an electric compressor is a device used to supercharge a gasoline, diesel, gas, ethanol, or fuel cell combustion engine operating with an electric motor. More specifically, the compressor comprises a compressor wheel driven by an electric motor.
  • the electric compressor is placed on the air intake line of a combustion engine.
  • the electric compressor plays the same role as the turbocharger, namely increase the gas inlet pressure in the engine.
  • the use of the electric compressor is envisaged for various needs, ranging from improving the overall response time of the engine air loop to increasing the maximum engine torque or the specific power of a heat engine, passing by the improvement of the depollution or the heating of the admitted gases in cold conditions.
  • valves Today two types of valves can be used, the passive valves, which are not piloted, or active, which are piloted. These allow to better control the behavior of the bypass function according to the use of the compressor and thus to better manage and protect the electric compressor.
  • the present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of the prior art by providing an improved method of decelerating an electric compressor and the associated electric compressor.
  • the present invention proposes an engine assembly comprising at least one intake duct extending between an air intake and a heat engine, a heat engine, an electric compressor arranged on the intake duct, a combustion circuit bypassing the electric compressor, a bypass valve of the electric compressor disposed on the bypass circuit, the electric compressor comprising a braking system for performing active deceleration with a 95% response time between 80 ms and 1 s.
  • a braking system for performing active deceleration with a 95% response time between 80 ms and 1 s.
  • the braking system is formed by a mechanical braking system.
  • the braking system is a direct or indirect mechanical braking system.
  • the braking system is formed by the electric motor of the compressor itself via a control of the engine computer.
  • the bypass valve is a butterfly valve, a shutter valve, a valve gate or a pneumatic valve controlled by control means integrated into the electronics of the electric compressor.
  • the assembly comprises a recirculation circuit of the exhaust gases.
  • the assembly comprises a heat exchanger disposed on the intake duct.
  • the electric compressor is disposed downstream or upstream of the heat exchanger, and upstream or downstream of the valve.
  • the invention also relates to the use of the assembly according to the invention, in an internal combustion engine for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method of actively decelerating an electric compressor according to the invention comprising the steps of: operating the electric compressor,
  • the active deceleration is performed by implementing the braking system of the electric compressor.
  • the implementation of the braking system is carried out by a command made at the engine computer and sent to the compressor, either directly to the engine by a zero speed command, that the electronics by example embedded in the electric compressor retranscribed in negative torque setpoint, either directly to the mechanical braking system.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an engine architecture with an electric compressor according to the invention
  • FIG. 2 is a graphical representation of the results obtained for the deceleration of the electric compressor with and without the method according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of a method according to the invention.
  • the present invention relates to a method for improving the deceleration of an electric compressor and the associated compressor.
  • the term electric compressor an air compressor, volumetric or not and for example centrifugal or radial, driven by an electric motor, for the purpose of supercharging a heat engine.
  • the electric motor is an asynchronous DC or AC motor.
  • the electric motor is a variable reluctance motor (also called SRM machine for Switched Reluctance Motor according to English terminology).
  • the electric motor is a permanent magnet motor.
  • bypass valve also called bypass valve according to the English terminology
  • bypass valve a valve to bypass or not bypass the electric compressor. More specifically, the valve is disposed on a bypass duct of the electric compressor. When the valve is open, the fluid flows in the bypass duct, and when the valve is closed, the fluid flows through the electric compressor.
  • FIG. 1 illustrates an engine architecture integrating an electric compressor according to the invention.
  • FIG. 1 is illustrated a set 1 motor with an intake duct 4 of the intake circuit, a combustion engine 2 internal combustion engine of a motor vehicle and an electric compressor 5.
  • This engine 2 comprises, according to one embodiment of the invention, a combustion chamber 3 comprising a plurality of cylinders, for example four in number in the figures, intended to receive a mixture of oxidant and fuel, and for example gasoline or diesel fuel and clean air or a recirculating air / gas mixture as an oxidizer.
  • a combustion chamber 3 comprising a plurality of cylinders, for example four in number in the figures, intended to receive a mixture of oxidant and fuel, and for example gasoline or diesel fuel and clean air or a recirculating air / gas mixture as an oxidizer.
  • the combustion in the cylinders generates the work of the engine 2.
  • the operation of the engine 2 is conventional: the gases are admitted into the combustion chamber 3, are compressed, burned and expelled in the form of exhaust gas.
  • This engine 2 has an inlet 11 connected to the intake duct 4 and an outlet connected to a gas exhaust circuit 10.
  • the inlet 11 of the intake duct 4 defines the inlet through which the fresh air enters the assembly 1 while the outlet 12 of the exhaust circuit 10 defines the outlet through which the exhaust gases are discharged from the whole 1.
  • the intake duct 4 opens into an intake manifold 7 which thus forms a gas inlet box in the combustion chamber 3 of the engine 2.
  • intake duct 4 is meant the inlet duct for the intake gases, this duct being situated between the air intake 11 and the engine 2.
  • the intake duct 4 comprises a mechanical compressor 111 of the inlet gas, which is for example a turbocharger.
  • the intake duct 4 comprises a heat exchanger 6, allowing the cooling of the intake gases, and for example the gases from the mechanical compressor 111.
  • This heat exchanger 6 also called “RAS” by the skilled person, which means “charge air cooler”, has the function of cooling the intake gas.
  • the heat exchanger 6 ensures a heat exchange between the intake gases and the heat transfer fluid of the heat exchanger 6. At the outlet of the heat exchanger 6, the gases are at a temperature close to that of the heat transfer fluid heat exchanger 6.
  • the intake duct 4 upstream of the intake manifold 7 of the gases in the engine 2, the intake duct 4 comprises a valve 8 comprising a butterfly type shutter whose function is for example to adjust the gas flow rate for engine speed regulation.
  • This valve 8 is controlled by a motor control unit (also called ECU which means Engine Control Unit according to the English terminology), well known to those skilled in the art, and allows to regulate the amount of air introduced into the engine.
  • ECU Engine Control Unit according to the English terminology
  • the butterfly valve 8 is upstream of the electric compressor 5.
  • the butterfly valve is downstream of the electric compressor 5.
  • the output of the engine 2 is formed by a manifold 9 of the exhaust gas.
  • the latter is connected to a gas escape channel or channel forming part of the gas exhaust system.
  • the exhaust circuit 10 comprises a turbine 121, integral in rotation with the mechanical compressor 111 of the intake gases and forming with it a turbocharger.
  • the turbine 121 is driven by the exhaust gases of the exhaust path.
  • the flow passes through a pollution control system and for example a catalyst 122.
  • the assembly 1 engine comprises an electric compressor 5.
  • This compressor 5 is driven by an electric motor 51.
  • the electric compressor 5 is arranged in the loop of the intake duct 4.
  • the electric compressor comprises a braking system 15 making it possible to improve its deceleration.
  • the deceleration is then an active deceleration.
  • the electric compressor comprises a wheel driven in rotation by its electric motor via a shaft and bearings.
  • the braking system makes it possible to slow down the rotational speed of the compressor wheel.
  • the braking system 15 is formed by a mechanical braking system. This mechanical braking system makes it possible to act directly or indirectly on the shaft to slow it down and thus slow down the wheel.
  • the braking system 15 is produced by the electric motor 51 of the compressor itself via a control of the engine computer. More specifically, for example, the computer sends a zero speed instruction, that the electronics for example embedded in the electric compressor retranscribed in negative torque setpoint.
  • Such a braking system 15 thus allows the compressor to return more quickly to the stop or at an idle speed compatible with the expected operation of the electric compressor.
  • the braking system enables active deceleration with a 95% response time of between 80 ms and 1 s.
  • the active deceleration is performed with a 95% response time between 80 ms and 500 ms.
  • 95% response time is the time taken for the realization of the active deceleration control to reach 95% of the active deceleration control.
  • the electric compressor 5 is disposed upstream of the heat exchanger 6, and the gases issuing from the heat exchanger 6 open upstream of the butterfly valve 8 and then into the collector. admission 7.
  • the electric compressor 5 is disposed upstream of the mechanical compressor 111.
  • the electric compressor 5 is disposed upstream of the butterfly valve 8, between the heat exchanger 6 and the butterfly valve 8.
  • the electric compressor 5 is disposed downstream of the butterfly valve.
  • the electric compressor 5 is integrated in a bypass circuit 510 (also called bypass circuit according to the English terminology) comprising a bypass means 52.
  • the electric compressor can thus be short-circuited by this device. bypass system.
  • this bypass means 52 is for example a butterfly valve, a shutter valve, a valve gate, a pneumatic valve or any other type of equivalent valve and compatible with the invention.
  • the bypass circuit 510 in association with the bypass means 52 generally allows intake gases arriving via the intake circuit 4 to circulate through the electric compressor or to bypass it, by closing or opening the way of circumvention 52.
  • the bypass means 52 of the valve type is disposed on a bypass circuit 510, different from that of the electric compressor 5 so that when the bypass valve 52 is closed, the inlet gases are directed towards the duct 511 where the electric compressor 5 is arranged.
  • the inlet gases circulate in the duct 510 and do not pass through the electric compressor 5.
  • the control of the bypass valve 52 is integrated in the electric compressor 5. More precisely, the electric compressor 5 comprises at least part of the control electronics of the bypass valve 52 .
  • the motor assembly comprises a recirculation circuit 9 of the exhaust gases.
  • This circuit comprises a heat exchanger 91 for recirculated gases and a recirculation valve 90, whose operation is not described here because known to those skilled in the art.
  • the recirculation circuit 9 is disposed at the level of the exhaust duct 10 and opens upstream of the electric compressor 5.
  • the recirculation circuit 9 opens downstream of the electric compressor 5.
  • the operation of such a system according to the invention is as follows. When it is activated, the compressor 5 sends a closing request to the bypass valve of the compressor 5. During a request to deactivate the compressor 5, the compressor 5 sends a request to open the bypass valve.
  • activation of the electric compressor 5 is meant that the speed reference is non-zero or greater than the idle speed, and by deactivation, the fact that the speed reference is zero or of the order of the idle speed .
  • the operation of such an electric compressor is as follows.
  • the electric compressor 5 is controlled by the engine control computer, which when a need for supercharging is detected and requires the use of the electric compressor, sends a speed setpoint to the electric compressor.
  • the rotational speed of the electric compressor then increases to provide the need for compression, and the bypass valve of the electric compressor closes to allow compression of the gases.
  • the activation of the electric compressor is no longer required, it is deactivated and decelerated via the braking system 15, its rotational speed decreases to return to an idle speed or at a standstill, and the bypass valve the electric compressor opens to limit the pressure drops induced by the electric compressor when it is not active.
  • the deceleration method according to the invention thus consists in operating the electric compressor when it is necessary to use it and then decelerating it actively. Active deceleration is achieved by implementing the braking system of the electric compressor.
  • the implementation of the braking system is carried out by a command carried out at the engine computer and sent to the compressor, either directly to the engine by a zero speed instruction, that the electronics for example embedded in the electric compressor retranscribed to a setpoint of Negative torque, either directly to the mechanical braking system.
  • FIG. 2 A simulation study carried out on a 2.0L diesel engine, the results of which are illustrated in FIG. 2, with an electric compressor arranged upstream of the turbocharger and provided with a passive bypass valve, shows that during a deactivation of the compressor, its deceleration naturally slow with a 95% response time of 3.3s associated with an unmanned opening of the valve leads to the pumping zone of the electric compressor, that is to say in an area where the flow of air is disturbed. While using an active deceleration of the compressor with a 95% response time between 80ms and ls, the compressor goes back down faster. the flow rate passing through the wheel does not decrease, which makes it possible to no longer enter the pumping zone.

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble (1) comprenant: -un conduit d'admission (4) s'étendant entre une entrée (11) d'air et un moteur thermique (2), -un moteur thermique (2), -un compresseur électrique (5) disposé sur le conduit d'admission, -un circuit de contournement (510) du compresseur électrique, -une vanne de contournement du compresseur électrique (5) disposée sur le circuit de contournement (510), le compresseur (5)électrique comportant un système (15) de freinage permettant de réaliser une décélération active.

Description

PROCEDE DE DECELERATION D'UN COMPRESSEUR ELECTRIQUE ET COMPRESSEUR
ELECTRIQUE ASSOCIE
La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un procédé de décélération d'un compresseur électrique et le compresseur électrique associé.
Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur à combustion essence, Diesel, gaz, éthanol, ou à pile à combustible, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entraînée par un moteur électrique.
Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz dans le moteur.
L'utilisation du compresseur électrique est envisagée pour différents besoins, allant de l'amélioration du temps de réponse global de la boucle d'air moteur à l'augmentation du couple maximal moteur voire de la puissance spécifique d'un moteur thermique, en passant par l'amélioration de la dépollution ou encore le réchauffement des gaz admis dans des conditions froides.
Quelle que soit l'utilisation envisagée, il est nécessaire de disposer d'une vanne de contournement pour les différents besoins tels que, la non utilisation du compresseur, la protection du compresseur etc.
Aujourd'hui deux types de vannes peuvent être utilisées, les vannes passives, qui ne sont pas pilotées, ou actives, qui sont pilotées. Ces dernières permettent de mieux contrôler le comportement de la fonction de contournement en fonction de l'utilisation du compresseur et de ce fait de mieux gérer et protéger le compresseur électrique.
Lorsqu'un besoin de suralimentation est détecté, le compresseur électrique piloté par le calculateur moteur est mis en fonctionnement. La vitesse de rotation du compresseur augmente. La vanne de contournement est alors fermée. Lorsque le besoin en suralimentation est terminé, le fonctionnement du compresseur électrique est arrêté, c'est à dire désactivé. La vitesse de rotation du compresseur électrique diminue pour retourner à un régime de ralenti ou à l'arrêt. La vanne de contournement est alors ouverte. Un des inconvénients avec les modes de fonctionnement actuels provient du fait que le temps de réponse lors de la désactivation est long. Ce temps de réponse important en désactivation entraîne, pour des architectures moteur où le compresseur électrique est placé par exemple en aval du doseur d'air ou du boitier papillon, des problèmes de maîtrise du remplissage en air du moteur à combustion, voire des problèmes de retour au ralenti de ce moteur ou des secousses lors de l'arrêt moteur. De plus, dans le cadre de l'utilisation d'une vanne de contournement passive, des risques de fonctionnement du compresseur en zone de pompage peuvent apparaître.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé amélioré de décélération d'un compresseur électrique et le compresseur électrique associé.
Pour cela la présente invention propose un ensemble moteur comprenant au moins un conduit d'admission s'étendant entre une entrée d'air et un moteur thermique, - un moteur thermique, un compresseur électrique disposé sur le conduit d'admission, un circuit de contournement du compresseur électrique, une vanne de contournement du compresseur électrique disposée sur le circuit de contournement, le compresseur électrique comportant un système de freinage permettant de réaliser une décélération active avec un temps de réponse à 95% compris entre 80 ms et 1 s. Un tel système de freinage selon l'invention permet ainsi au compresseur de revenir plus rapidement à l'arrêt ou à un régime de ralenti compatible avec le fonctionnement attendu du compresseur électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de freinage est formé par un système de freinage mécanique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de freinage est un système de freinage mécanique directe ou indirecte.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de freinage est formé par le moteur électrique du compresseur lui-même via une commande du calculateur moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne de contournement est une vanne papillon, une vanne à volet, une vanne à soupape ou une vanne pneumatique pilotée par des moyens de pilotage intégrés à l'électronique du compresseur électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble comporte un circuit de recirculation des gaz d'échappements.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble comporte un échangeur de chaleur disposé sur le conduit d'admission.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur électrique est disposé en aval ou en amont de l'échangeur de chaleur, et en amont ou en aval de la vanne. L'invention concerne également l'utilisation de l'ensemble selon l'invention, dans un moteur à combustion interne pour véhicule automobile.
L'invention concerne également un procédé de décélération active d'un compresseur électrique selon l'invention comportant les étapes de : mise en fonctionnement du compresseur électrique,
- décélération active du compresseur électrique avec un temps de réponse à
95% compris entre 80 ms et 1 s. Selon un mode de réalisation de l'invention, la décélération active est réalisée en mettant en œuvre le système de freinage du compresseur électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la mise en œuvre du système de freinage est réalisée par une commande effectuée au niveau du calculateur moteur et envoyée au compresseur, soit directement au moteur par une consigne de vitesse nulle, que l'électronique par exemple embarquée dans le compresseur électrique retranscrit en consigne de couple négatif, soit directement au système de freinage mécanique.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une architecture moteur avec un compresseur électrique selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation graphique des résultats obtenus pour la décélération du compresseur électrique avec et sans le procédé selon l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d'un procédé selon l'invention.
La présente invention concerne un procédé permettant d'améliorer la décélération d'un compresseur électrique et le compresseur associé. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant continue ou alternatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimant permanent.
Dans le cadre de l'invention, on entend par vanne de contournement (également appelée vanne by-pass selon la terminologie anglaise), une vanne permettant de contourner ou de ne pas contourner le compresseur électrique. Plus précisément, la vanne est disposée sur un conduit de contournement du compresseur électrique. Lorsque la vanne est ouverte, le fluide circule dans le conduit de contournement, et lorsque la vanne est fermée, le fluide circule via le compresseur électrique.
La figure 1 illustre une architecture moteur intégrant un compresseur électrique selon l'invention.
Sur cette figure 1 est illustré un ensemble 1 moteur avec un conduit d'admission 4 du circuit d'admission, un moteur 2 thermique à combustion interne de véhicule automobile et un compresseur électrique 5.
Ce moteur 2 comporte, selon un mode de réalisation de l'invention, une chambre de combustion 3 comportant une pluralité de cylindres, au nombre par exemple de quatre sur les figures, destinée à recevoir un mélange de comburant et de carburant, et par exemple l'essence ou le Diesel comme carburant et de l'air pur ou un mélange air/gaz de recirculation comme comburant.
La combustion dans les cylindres génère le travail du moteur 2. Le fonctionnement du moteur 2 est classique : les gaz sont admis dans la chambre de combustion 3, y sont comprimés, brûlés puis expulsés sous forme de gaz d'échappement.
Ce moteur 2 a une entrée 11 reliée au conduit d'admission 4 et une sortie reliée à un circuit d'échappement de gaz 10.
L'entrée 11 du conduit d'admission 4 définit l'entrée par laquelle l'air frais pénètre dans l'ensemble 1 tandis que la sortie 12 du circuit d'échappement 10 définit la sortie par laquelle les gaz d'échappement sont évacués de l'ensemble 1.
Le conduit d'admission 4 débouche dans un collecteur d'admission 7 qui forme ainsi une boîte d'entrée des gaz dans la chambre de combustion 3 du moteur 2. On entend par conduit d'admission 4 la canalisation d'admission pour les gaz d'admission, cette canalisation étant située entre l'entrée 11 d'air et le moteur 2.
Selon un mode de réalisation de l'invention le conduit d'admission 4 comporte un compresseur mécanique 111 des gaz d'admission, qui est par exemple un turbocompresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le conduit d'admission 4 comporte un échangeur de chaleur 6, permettant le refroidissement des gaz d'admission, et par exemple les gaz issus du compresseur mécanique 111. Cet échangeur de chaleur 6 également appelé "RAS" par l'homme du métier, qui signifie "refroidisseur d'air de suralimentation", a pour fonction de refroidir les gaz d'admission. L'échangeur de chaleur 6 assure un échange thermique entre les gaz d'admission et le fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur 6. En sortie de l'échangeur de chaleur 6, les gaz sont à une température proche de celle du fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, en amont du collecteur d'admission 7 des gaz dans le moteur 2, le conduit d'admission 4 comporte une vanne 8 comportant un obturateur de type papillon dont la fonction est par exemple de régler le débit de gaz pour la régulation du régime moteur. Cette vanne 8 est commandée par une unité de commande moteur (également appelé ECU qui signifie Engine Control Unit selon la terminologie anglaise), bien connue de l'homme du métier, et permet de réguler la quantité d'air introduite dans le moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne 8 papillon est en amont du compresseur électrique 5.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne 8 papillon est en aval du compresseur électrique 5. La sortie du moteur 2 est formée par un collecteur 9 des gaz d'échappement. Ce dernier est relié à une voie ou canalisation d'échappement des gaz faisant partie du circuit d'échappement de gaz. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit d'échappement 10 comporte une turbine 121, solidaire en rotation du compresseur mécanique 111 des gaz d'admission et formant avec lui un turbocompresseur. La turbine 121 est entraînée par les gaz d'échappement de la voie d'échappement. Selon un mode de réalisation, le flux traverse un système de dépollution et par exemple un catalyseur 122.
Comme illustré sur la figure 1, l'ensemble 1 moteur comporte un compresseur électrique 5. Ce compresseur 5 est entraîné par un moteur électrique 51. Le compresseur électrique 5 est disposé dans la boucle du conduit d'admission 4.
Dans le cadre de l'invention le compresseur 5 électrique comporte un système 15 de freinage permettant d'améliorer sa décélération. La décélération est alors une décélération active.
Le compresseur électrique comporte une roue entraînée en rotation par son moteur électrique via un arbre et des roulements. Le système 15 de freinage permet de ralentir le régime de rotation de la roue de compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention le système 15 de freinage est formé par un système de freinage mécanique. Ce système de freinage mécanique permet d'agir directement ou indirectement sur l'arbre pour le ralentir et ainsi ralentir la roue.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le système 15 de freinage est réalisé par le moteur électrique 51 du compresseur lui-même via une commande du calculateur moteur. Plus précisément, par exemple, le calculateur envoie une consigne de vitesse nulle, que l'électronique par exemple embarquée dans le compresseur électrique retranscrit en consigne de couple négatif.
Un tel système de freinage 15 selon l'invention permet ainsi au compresseur de revenir plus rapidement à l'arrêt ou à un régime de ralenti compatible avec le fonctionnement attendu du compresseur électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système 15 de freinage permet une décélération active avec un temps de réponse à 95% compris entre 80 ms et 1 s. Selon un mode de réalisation de l'invention, la décélération active est réalisée avec un temps de réponse à 95% compris entre 80 ms et 500 ms.
Dans le cadre de l'invention on entend par temps de réponse à 95% est le temps mis pour que la réalisation de la commande de décélération active atteigne 95% de la commande de décélération active..
Dans une première variante de l'invention, le compresseur électrique 5 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur 6, et les gaz issus de l'échangeur de chaleur 6 débouchent en amont de la vanne 8 papillon puis dans le collecteur d'admission 7.
Selon une autre variante de l'invention, le compresseur électrique 5 est disposé en amont du compresseur mécanique 111.
Selon un mode de réalisation de cette variante, le compresseur électrique 5 est disposé en amont de la vanne 8 papillon, entre l'échangeur de chaleur 6 et la vanne 8 papillon.
Selon une autre variante de l'invention, le compresseur électrique 5 est disposé en aval de la vanne 8 papillon.
Dans le cadre de l'invention, le compresseur électrique 5 est intégré dans un circuit de contournement 510 (également appelé circuit by-pass selon la terminologie anglaise) comportant un moyen de contournement 52. Le compresseur électrique peut ainsi être court-circuité par ce système de contournement. Dans le cadre de l'invention, ce moyen de contournement 52 est par exemple une vanne papillon, une vanne à volet, une vanne à soupape, une vanne pneumatique ou tout autre type de vanne équivalente et compatible avec l'invention.
Le circuit de dérivation 510 en association avec le moyen de contournement 52 permet en général aux gaz d'admission arrivant via le circuit d'admission 4 de circuler à travers le compresseur électrique ou bien de le contourner, par la fermeture ou l'ouverture du moyen de contournement 52.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de contournement 52 de type vanne est disposé sur un circuit de contournement 510, différent de celui du compresseur électrique 5 de façon à ce que lorsque la vanne 52 de dérivation est fermée les gaz d'admission soient dirigés vers le conduit 511 où est disposé le compresseur électrique 5.
Ainsi en dehors des phases transitoires, ou de manière générale des phases ne nécessitant pas l'utilisation du compresseur électrique 5, les gaz d'admission circulent dans le conduit 510 et ne traversent pas le compresseur électrique 5.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le pilotage de la vanne 52 de contournement est intégré dans le compresseur électrique 5. Plus précisément, le compresseur électrique 5 comporte au moins une partie de l'électronique de contrôle de la vanne de contournement 52.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble moteur comporte un circuit de recirculation 9 des gaz d'échappements. Ce circuit comporte un échangeur de chaleur 91 pour les gaz recirculés et une vanne de recirculation 90, dont le fonctionnement n'est pas décrit ici car connu de l'homme du métier. Selon un mode de réalisation illustré figure 1, le circuit de recirculation 9 est disposé au niveau du conduit d'échappement 10 et débouche en amont du compresseur électrique 5.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de recirculation 9 débouche en aval du compresseur électrique 5. Le fonctionnement d'un tel système selon l'invention est le suivant. Lors de son activation, le compresseur 5 envoi une requête de fermeture à la vanne de contournement du compresseur 5. Lors d'une demande de désactivation du compresseur 5, le compresseur 5envoi une requête d'ouverture de la vanne de contournement. On entend par activation du compresseur électrique 5, le fait que la consigne de vitesse est non nulle ou supérieure à la vitesse de ralenti, et par désactivation, le fait que la consigne de vitesse est nulle ou de l'ordre de la vitesse de ralenti.
Le fonctionnement d'un tel compresseur électrique selon l'invention est le suivant. Lors de son fonctionnement, le compresseur 5 électrique est piloté par le calculateur de contrôle moteur, qui lorsqu'un besoin de suralimentation est détecté et nécessite l'utilisation du compresseur électrique, envoie une consigne de vitesse au compresseur électrique. Le régime de rotation du compresseur électrique augmente alors pour assurer le besoin de compression, et la vanne de contournement du compresseur électrique se ferme afin de permettre la compression des gaz. Lorsque l'activation du compresseur électrique n'est plus nécessaire, celui-ci est désactivé et décéléré via le système de freinage 15, son régime de rotation diminue pour retourner à un régime de ralenti ou à l'arrêt, et la vanne de contournement du compresseur électrique s'ouvre pour limiter les pertes de charge induites par le compresseur électrique lorsqu'il n'est pas actif.
Le procédé de décélération selon l'invention, consiste ainsi à mettre en fonctionnement le compresseur électrique, lorsque son utilisation est nécessaire, puis à le décélérer activement. La décélération active est réalisée en mettant en œuvre le système 15 de freinage du compresseur électrique.
La mise en œuvre du système de freinage est réalisée par une commande effectuée au niveau du calculateur moteur et envoyée au compresseur, soit directement au moteur par une consigne de vitesse nulle, que l'électronique par exemple embarquée dans le compresseur électrique retranscrit en consigne de couple négatif, soit directement au système de freinage mécanique.
Une étude de simulation effectuée sur moteur Diesel 2.0L, dont les résultats sont illustrés figure 2, avec un compresseur électrique disposé en amont du turbocompresseur et muni d'une vanne de contournement passive montre que lors d'une désactivation du compresseur, sa décélération naturellement lente avec un temps de réponse à 95% de 3.3s associée à une ouverture non pilotée de la vanne entraîne le passage en zone de pompage du compresseur électrique, c'est-à-dire dans une zone où l'écoulement de l'air est perturbé. Alors qu'en utilisant une décélération active du compresseur avec un temps de réponse à 95% compris entre 80ms et ls, le compresseur redescend plus vite en régime que le débit passant à travers la roue ne diminue, ce qui permet de ne plus entrer en zone de pompage.
Ces résultats illustrent ainsi un meilleur ralentissement ou arrêt lors de l'utilisation de la décélération active. Ces résultats mettent également en évidence l'intérêt de l'intégration du pilotage de la vanne de contournement pour des aspects de protection du compresseur, par exemple vis-à-vis des zones de pompage et d'aspiration d'huile.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble (1) moteur comprenant au moins un conduit d'admission (4) s'étendant entre une entrée (11) d'air et un moteur thermique (2), un moteur thermique (2), un compresseur électrique (5) disposé sur le conduit d'admission, un circuit de contournement (510) du compresseur électrique, une vanne de contournement du compresseur électrique (5) disposée sur le circuit de contournement (510), caractérisé en ce que le compresseur (5) électrique comporte un système (15) de freinage permettant de réaliser une décélération active avec un temps de réponse à 95% compris entre 80 ms et 1 s.
2. Ensemble (1) selon la revendication 1, dans lequel le système (15) de freinage est formé par un système de freinage mécanique.
3. Ensemble (1) selon la revendication 2, dans lequel le système (15) de freinage est un système de freinage mécanique directe ou indirecte.
4. Ensemble (1) selon la revendication 1, dans lequel le système (15) de freinage est formé par le moteur électrique (51) du compresseur lui-même via une commande du calculateur moteur.
5. Ensemble (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel la vanne de contournement (52) est une vanne papillon, une vanne à volet, une vanne à soupape ou une vanne pneumatique pilotée par des moyens de pilotage intégrés à l'électronique du compresseur électrique (5).
6. Ensemble (1) selon une des revendications 1 à 5, comportant un circuit de recirculation (9) des gaz d'échappements.
7. Ensemble (1) selon une des revendications 1 à 6, comportant un échangeur de chaleur (6) disposé sur le conduit d'admission (4).
8. Ensemble (1) selon la revendication 7, dans lequel le compresseur électrique (5) est disposé en aval ou en amont de l'échangeur de chaleur, et en amont ou en aval de la vanne (52).
9. Utilisation de l'ensemble (1) selon une des revendications 1 à 8, dans un moteur à combustion interne pour véhicule automobile.
10. Procédé (100) de décélération active d'un compresseur (5) électrique selon une des revendications 1 à 8 comportant les étapes de : - mise en fonctionnement (101) du compresseur électrique, décélération (102) active du compresseur électrique (5) avec un temps de réponse à 95% compris entre 80 ms et 1 s.
11. Procédé (100) de décélération active selon la revendication 10 dans lequel la décélération active est réalisée en mettant en œuvre le système (15) de freinage du compresseur électrique.
12. Procédé (100) de décélération active selon la revendication 10 dans lequel la mise en œuvre du système (15) de freinage est réalisée par une commande effectuée au niveau du calculateur moteur et envoyée au compresseur, soit directement au moteur par une consigne de vitesse nulle, que l'électronique par exemple embarquée dans le compresseur électrique retranscrit en consigne de couple négatif, soit directement au système (15) de freinage mécanique.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164297A (zh) * 2017-12-04 2020-05-15 宝马股份公司 内燃机、具有这种内燃机的机动车以及用于运行内燃机的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100170245A1 (en) * 2007-04-16 2010-07-08 Continental Automotive Gmbh Turbocharger configuration and turbochargeable internal combustion engine
WO2014150265A2 (fr) * 2013-03-15 2014-09-25 Eaton Corporation Entraînement à deux rapports pour ensemble compresseur de suralimentation électrique hybride à vitesse variable
WO2015108930A1 (fr) * 2014-01-14 2015-07-23 Eaton Corporation Système de suralimentation comprenant un compresseur d'alimentation à entrainement hybride à configuration compacte
EP2993329A1 (fr) * 2014-09-02 2016-03-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Système de moteur à combustion interne

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100170245A1 (en) * 2007-04-16 2010-07-08 Continental Automotive Gmbh Turbocharger configuration and turbochargeable internal combustion engine
WO2014150265A2 (fr) * 2013-03-15 2014-09-25 Eaton Corporation Entraînement à deux rapports pour ensemble compresseur de suralimentation électrique hybride à vitesse variable
WO2015108930A1 (fr) * 2014-01-14 2015-07-23 Eaton Corporation Système de suralimentation comprenant un compresseur d'alimentation à entrainement hybride à configuration compacte
EP2993329A1 (fr) * 2014-09-02 2016-03-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Système de moteur à combustion interne

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164297A (zh) * 2017-12-04 2020-05-15 宝马股份公司 内燃机、具有这种内燃机的机动车以及用于运行内燃机的方法
CN111164297B (zh) * 2017-12-04 2022-02-25 宝马股份公司 内燃机、具有这种内燃机的机动车以及用于运行内燃机的方法

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