WO2018220316A1 - Supply system for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2018220316A1
WO2018220316A1 PCT/FR2018/051231 FR2018051231W WO2018220316A1 WO 2018220316 A1 WO2018220316 A1 WO 2018220316A1 FR 2018051231 W FR2018051231 W FR 2018051231W WO 2018220316 A1 WO2018220316 A1 WO 2018220316A1
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WO
WIPO (PCT)
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electric
pump
injection
compressor
coolant
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/051231
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French (fr)
Inventor
Sébastien Potteau
Thomas COPPIN
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/12—Drives characterised by use of couplings or clutches therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the field of internal combustion engines for vehicles, and it relates more particularly to engines whose gas intake circuit is equipped with an electric supercharger.
  • an electric supercharger in an intake circuit of a motor vehicle combustion engine, the electric compressor being configured to increase the pressure of the intake gas.
  • the electric supercharging compressor conventionally comprises a wheel for compressing the air entering the compressor and an associated electrical machine which is driven in particular to drive the wheel in rotation when it is desired to raise the pressure of the intake gases.
  • turbochargers driven by the exhaust gas
  • the electric supercharger has a very short response time because it works with an electric machine. This makes it possible to increase the torque of the internal combustion engine at low speed, to compensate the response time of the turbocharger and to improve the acceleration of the motor vehicle on which the internal combustion engine equipped with the electric supercharger is mounted.
  • the control of the electric machine is automatic, that is to say controlled via the engine control system of the vehicle, and in particular by a control module configured to receive information relating to the operation of the vehicle and to trigger control instructions of the electrical machine of the electric supercharger as soon as a defined action is performed.
  • a control module configured to receive information relating to the operation of the vehicle and to trigger control instructions of the electrical machine of the electric supercharger as soon as a defined action is performed.
  • the actuation of an accelerator pedal can be defined as an automatic trigger condition by the control module of the electric machine of the electric supercharger.
  • the injected water participates, by heat exchange, in the cooling of the inlet gases.
  • the aim is to reduce the problems resulting from a potential overheating of the gases, namely the sensitivity to rattling for gasoline engines and NOx emissions for diesel engines.
  • the invention is part of this dual context of implementing an electric supercharging compressor and a device for injecting a gas coolant, and it aims at providing an alternative to existing systems for the supply of internal combustion engines.
  • the invention proposes a feed system for an internal combustion engine comprising at least one gas intake pipe in the internal combustion engine and an electric supercharging compressor arranged on this gas intake pipe and configured to raising the inlet gas pressure, said system further comprising a device for injecting an intake gas coolant associated with said electric compressor.
  • an injection of coolant, and in particular water is combined with the injection of compressed air via the electric compressor.
  • the injection device comprises at least one pump and the electric supercharging compressor comprises at least one electric machine configured to drive in rotation a compressor wheel arranged in the intake pipe, the pump being configured to be mechanically driven by the electric machine.
  • a function integration is performed by using the electric machine of the electric supercharger to drive the pump of the injection device.
  • the resulting decrease in the number of components is of interest in terms of cost and space.
  • the function integration as just presented can be effective regardless of the form taken by the electric machine when it is configured to drive the compressor wheel in rotation and the pump is connected to this electrical machine, that the pump of the injection device consists of a centrifugal pump or a displacement pump, with fixed or variable displacement.
  • the objective is to increase the engine power during the activation of the electric supercharger, improve its efficiency and reduce the amount of emissions, with an injection of coolant during a given period, and for example during phases of heavy loads, or more generally during each of the activation phases of the electric compressor, this injection of coolant also making it possible to reduce the knocking sensitivity for gasoline engines and to reduce NOx in the engine. case of diesel engines.
  • the electric supercharging compressor increases the gas inlet pressure and the injection device can lower the temperatures of these gases.
  • the use of these two systems is self-regulating.
  • the electric compressor induces a pressure difference between the inlet and the exhaust limiting the residual gases in the combustion chamber, which tends to limit the rattling, so that the coolant requirements are reduced.
  • the injection of coolant reduces rattling and increases the density of the admitted gases, which helps to lower the power that must provide the electric compressor.
  • the injection device comprises, in addition to the pump, a coolant storage tank, an injection nozzle opening on the intake pipe to form a zone for injecting the cooling liquid, and a cooling circuit; injection capable of transporting the coolant from the storage tank to the injection nozzle, via the pump; the pump is a reversible volumetric pump; such a pump makes it possible to drain the remaining coolant inside the injection circuit to the storage tank, especially when the vehicle is stopped;
  • the injection device comprises a return circuit to the storage tank, optionally associated with a pressure regulator;
  • the device comprises at least one pressure regulating valve arranged on the injection circuit;
  • the pressure control valve may in particular be positioned on the injection circuit downstream of the pump, which allows a return to the storage tank of the coolant which is not used;
  • the injection zone of the injection device is offset with respect to the electric supercharging compressor;
  • the injection zone is downstream of the electric supercharger
  • the injection zone of the injection device may be distributed in several regions distant from each other, if necessary upstream and downstream of the electric supercharger;
  • the injection zone is integrated in the electric supercharger; the injection zone may in particular be carried out in the volute of the electric supercharger;
  • connections between the electric machine, the pump and the electric compressor wheel are rigid connections, and that, if appropriate:
  • the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration
  • the pump is interposed between the electric machine and the electric compressor wheel;
  • the pump is disposed opposite to the wheel of the electric compressor with respect to the electric machine; the pump is arranged so that the wheel of the electric compressor is interposed between the electric machine and the pump;
  • non-coaxial configuration means a configuration of the components relative to each other using at least one belt, a chain or a gear stage; the gear stage can in particular be configured to form a speed reduction means arranged between the electric machine and the pump.
  • At least one of the connections between the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor comprises a clutch, and that if appropriate:
  • the electric machine is rigidly connected to the pump and the pump is connected to the compressor wheel via a clutch; such an arrangement offers the possibility, by adjusting the state of the clutch in particular, to inject a given amount of coolant without using the electric supercharger; this may especially be useful in cases where it is detected a temperature of the intake gases going beyond a threshold temperature value;
  • the electric machine is rigidly connected to the wheel of the electric compressor and the pump is connected to the electric machine via a clutch; such an arrangement offers the possibility, by playing on the condition of the clutch in particular, to use the electric compressor without injecting coolant, and therefore to take advantage of the full power deliverable by the electric machine to compress the gases when the temperature of these gases makes superfluous the injection of coolant, or when a failure of the injection device is detected, this failure may be a mechanical defect of the pump for example or in a lack of coolant in the tank;
  • the fuel system may comprise a turbocharger arranged between a gas exhaust pipe of the internal combustion engine and the gas intake pipe of the engine.
  • the injection nozzle may be disposed upstream of the electric supercharger, between the electric compressor and the turbocharger.
  • an injection of coolant upstream of the electric compressor makes it possible to cool the air arriving on the wheel of the electric compressor and thus makes it possible to protect the electric compressor high temperatures and slightly lower the power required for a given compression rate and flow, without the need to add a heat exchanger, and therefore with a smaller footprint.
  • the lifespan of the electric compressor is increased accordingly. It is understood that in this case, it can provide a protection of the electric compressor vis-à-vis the coolant droplets, and for example by providing a particular coating of the compressor wheel.
  • the invention also relates to a method for controlling the power supply of an internal combustion engine of a vehicle during which a first control command of an electric supercharger and a second control command of a supercharger are generated. device for injecting a coolant into the intake duct of the internal combustion engine.
  • the first control instruction may consist of an activation command of the electric machine and the second control command may consist of an activation command of a pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant between the pump and a storage tank or an injection nozzle.
  • each control command may consist of an activation command of the same electrical machine and at least one control command may consist of in addition to an activation command of a clutch arranged between said electric machine and a specific component of the electric supercharger, for example the wheel, or the coolant injection device, for example the pump.
  • a characteristic of a method it is possible to consider an intake gas temperature value with respect to a threshold value, beyond which a control command consisting of a control command is generated. activation of the electric machine, and a control command consisting of a control of the pressure regulating valve controlling the circulation of coolant or a clutch arranged between the electric machine and a specific component of the injection device. cooling liquid.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of an internal combustion engine equipped on its intake circuit with an electric supercharging compressor, disposed downstream of a turbocharger, and with an injection device of a cooling liquid ;
  • FIG. 2 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a first arrangement, in which the coolant is injected downstream of the electric compressor;
  • FIG. 3 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a second arrangement, in which the coolant is injected upstream of the electric compressor;
  • FIG. 4 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a third arrangement, in which the coolant is injected into the electric compressor;
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for controlling the power supply of the heat engine, in the case of the arrangement illustrated in FIG. 7, in which the pump is linked to the electric machine via a clutch and in which the compressor wheel is linked to the electric machine also by a clutch.
  • the invention relates to a supply system for an internal combustion engine in which an electric supercharging compressor and a device for injecting an intake gas coolant of this engine are associated.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 on which a supply system according to one embodiment of the invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 comprises a motor unit 2 defining combustion chambers provided with pistons which rotate an output shaft.
  • the combustion chambers of the engine block 2 are connected via an intake manifold 3 to a gas intake pipe 4, in particular fresh air taken from outside the vehicle, and via an exhaust manifold 5 an exhaust pipe 6 of the flue gases during combustion, or exhaust gas.
  • the internal combustion engine 1 is a turbocharged engine in which a turbocharger 7 is formed by the cooperation of a compressor 8, arranged on the intake pipe 4, and a turbine 10, placed on the exhaust pipe 6 so as to recover a portion of the energy of the exhaust gas and to rotate the compressor 8.
  • the compressor 8 and the turbine 10 can be mounted on a common shaft 810 .
  • Heat exchangers can be arranged on the intake pipe and a gas after-treatment system 9 can be arranged on the exhaust pipe.
  • the feed system of the internal combustion engine comprises an electric supercharging compressor 12 arranged on the gas intake pipe 4 and configured to raise the pressure of the intake gases, and this electric supercharging compressor is associated with an injection device 14 of an intake gas coolant.
  • the injection device is configured to allow an injection of coolant combined with the production of compressed air via the electric compressor.
  • the electric compressor 12 comprises at least one electric machine 16 configured to rotate a compressor wheel 18 arranged in the intake pipe 4. It is understood that the control of the electric machine 16 allows the rotation of the wheel to the the interior of the intake pipe 4 and the compression as a result of the gases flowing in the intake pipe 4.
  • the intake pipe 4 comprises a bypass circuit 20 on which is disposed a control valve 22, for modulating the proportion of admitted gas to be compressed via the electric supercharger.
  • the injection device 14 comprises a pump 24, a storage tank 26 of coolant, an injection nozzle 28 opening on the intake pipe 4 to form a coolant injection zone, and a circuit injection 30 capable of transporting the cooling liquid from the storage tank 26 to the injection nozzle 28 via the pump 24.
  • the coolant injection device 14 is associated with the operation of the electric supercharging compressor 12.
  • a mechanical connection is arranged between the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor.
  • the pump 24 of the injection device 14 is thus configured to be driven mechanically by the electric machine 16 of the electric compressor 12, via at least one drive arm.
  • Different arrangements will be described below illustrating this combination characteristic of the injection device and the electric supercharging compressor.
  • the injection device 14 is capable of injecting into the intake pipe 4 a cooling liquid, which may in particular consist of water, it being understood that a particular mixture could be injected in that it makes it possible to reduce rattling, and for example a mixture of water and methanol.
  • the pump 24 of the injection device 14 consists of a centrifugal pump or a displacement pump, with fixed or variable displacement.
  • the injection device comprises a reversible volumetric pump.
  • the injection device 14 comprises at least one pressure regulating valve 32 arranged on the injection circuit 30, here downstream of the pump without this being limiting to this aspect of the invention, and which allows to control the supply of coolant, in particular according to the state of operation of the electric supercharger.
  • the injection device 14 may further comprise a tank return circuit, not shown here, associated optionally with the pressure regulating valve 32.
  • FIGS. 2 to 4 show several different arrangements which differ in the position of the injection nozzle 28 of the injection device on the intake pipe 4 and therefore in the position of the liquid injection zone. cooling.
  • the injection zone is offset with respect to the electric compressor 12, and the injection nozzle 28 opens onto the inlet pipe 4 downstream (FIG. 2) or upstream (FIG. electric supercharger 12.
  • the coolant injection nozzle 28 may in particular be arranged upstream of the electric compressor 12, between the electric compressor and the turbocharger 7 ⁇ This allows to cool the air arriving on the wheel 18 of the electric compressor without the need to add a heat exchanger, and therefore with a smaller footprint.
  • the system may comprise a protection device, not shown in the figures, of the electric compressor vis-à-vis the coolant droplets, and for example by providing a particular coating of the compressor wheel.
  • the injection zone is integrated in the electric compressor, the coolant injection nozzle 28 opening into the volute 34 of the electric compressor 12.
  • the injection zone of the injection device can be distributed in several regions distant from each other, possibly upstream and downstream of the electric compressor, with a plurality of injection nozzles fed by different injection circuits connected to the pump.
  • the feed system according to the invention comprises a coolant injection device 14 associated with the operation of the electric supercharging compressor 12.
  • a mechanical connection is arranged between the electric machine, pump and electric compressor wheel.
  • FIGS. 1 to 5 show a first particular arrangement in that the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration. More particularly, in FIGS. 2 to 5, the pump 24 of the injection device 14 is mounted on a drive arm 36 arranged between the machine and the wheel of the electric compressor so that the pump 24 is interposed between the electric machine 16 and the wheel 18 of the electric compressor. It is possible to provide, as shown diagrammatically in FIG. 1, a variant in this first coaxial configuration according to which the pump 24 is disposed opposite the wheel 18 of the electric compressor with respect to the electric machine 16, so that that the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration, with the electric machine 16 interposed between the pump 24 and the wheel 18 of the electric compressor.
  • the first arrangement according to which the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration can be implemented with at least one clutch 40 placed between two of these components, to allow the drive by the electric machine of one of the components of the electric compressor wheel or the pump without the other component being driven.
  • the start-up of the electrical machine systematically drives the pump, and therefore the injection of coolant into the intake circuit if at the same time the Pressure regulation is controlled accordingly, while it can be decorrelated from the drive of the electric compressor wheel.
  • the drive of the electric compressor wheel systematically drives the pump of the injection device, and therefore the injection of coolant in the intake circuit if in the same time the pressure regulating valve is controlled accordingly.
  • Such an arrangement thus makes it possible, by adjusting the condition of the clutch in particular, to inject a given quantity of coolant without using the electric supercharging compressor, which can be useful in cases of occasional cooling to the occasion of the detection of a temperature of the intake gases exceeding a threshold temperature value, it being understood that the mention of this criterion is not limiting of the invention and that any other value testifying to a condition requiring water injection could be monitored and measured.
  • FIGS. 6 and 7 there are illustrated other possible arrangements of the invention, in which it is notable that, contrary to what has been described above, the components that are the pump, the electric machine and the compressor wheel electrical devices are arranged in a non-coaxial configuration, that is to say a configuration of the components relative to each other using at least one belt, a chain or a gear stage.
  • a gear stage 42 is shown, and it should be noted that this arrangement can in particular allow the formation of a speed reducing means arranged between the electric machine and the pump.
  • the electric machine 16 is rigidly connected to the wheel 18 of the electric compressor via a first drive arm 44 and the pump 24 is connected to the electric machine 16 on the one hand by a stage gear 42 allowing a reduction in speed, and secondly via a clutch 40.
  • a stage gear 42 allowing a reduction in speed, and secondly via a clutch 40.
  • the electrical machine 16 is connected to the pump 24 on the one hand by a gear stage 42 allowing a speed reduction, and on the other hand by a first clutch 46, and this electrical machine 16 is linked at wheel 18 of the compressor by a second clutch 48. It is understood that such an arrangement, more complex to control, allows to control the compression of the inlet gases and the cooling thereof by compiling the advantages described above.
  • the method for controlling the supply of an internal combustion engine according to the invention is carried out when it is desired to inject a cooling liquid into an intake pipe of this engine, which is also equipped with an electric compressor. during a defined period, for example during the activation phases of the electric compressor.
  • the control method 100 starts with a request for the injection of coolant 101 and / or with a request for activation of the electric supercharger 102.
  • the request can notably come from a control instruction of a control module. of the vehicle, depending on the exceeding of defined threshold values.
  • a control instruction is generated simultaneously or at least one consisting of an activation command of the electric machine and a control command consisting of a control of the pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant and / or a clutch arranged between the electric machine and a specific component of the coolant injection device.
  • a state verification step 103 of the coolant injection device 14 it is first decided, following a state verification step 103 of the coolant injection device 14, if a defined quantity of coolant can be projected into the intake duct.
  • N a negative response
  • a control instruction relating to an opening step 104 of the first clutch 46 arranged between the pump 24 and the electrical machine 16 is generated, so that the electric machine is cut off. and the pump, and therefore the coolant injection device 14 of the electric machine of the supercharging electric compressor 12.
  • the electric machine 16 can be activated to drive the wheel 18 of the electric compressor independently of the liquid injection device cooling.
  • an activation request control step 106 of the electric supercharger 12 is performed, during which it is checked whether the activation conditions of the compressor are met.
  • control module If this is not the case ("N"), that is to say if the compressor activation conditions are not fulfilled, the control module generates a command instruction relating to a control step 107. of the electric machine 16 at the speed required by the injection of cooling liquid. Since the electric supercharger is not intended in this case to be activated, the electric machine is supplied at a level just enough to turn the pump 24.
  • This piloting step ends when a request to stop the injection of coolant is generated by the control module or is performed by the user of the vehicle for example.
  • a test step 108 is thus performed in real time or at regular intervals as soon as the driving step 107 of the electrical machine is implemented, to ensure the existence ("O") or not ( "N") of a request to stop the injection of coolant.
  • the driving step continues in a loop, while that if such a request exists, a command instruction relating to an opening step 104 of the first clutch 46 arranged between the pump 24 and the electric machine 16 is generated, so that, as it may have been previously described in the in the case where the injection of coolant is not operational, the electric machine and the pump, and therefore the coolant injection device 14 of the electric machine of the electric supercharger 12, are decoupled.
  • a control instruction relating to a closing step 109 of the second clutch 48 arranged between the wheel 18 of the compressor and the electric machine 16 is generated, so that the electric machine and the wheel of the electric compressor are coupled.
  • control module generates a control instruction relating to a driving step 110 of the electric machine 16 at the speed required by the operation of the electric supercharger.
  • the electric machine can be activated at full load to rotate the compressor wheel. In this state, the load of the electric machine is sufficient to simultaneously rotate the pump 24 if the first clutch 46 is closed simultaneously with the second clutch 48.
  • This control step 110 ends when a request to stop operation of the electric supercharger is generated by the control module or is performed by the user of the vehicle for example.
  • a test step 111 is thus performed in real time or at regular intervals when the driving step 110 of the electrical machine is implemented, to ensure the existence ("O") or not ( "N") of a request to stop the operation of the electric supercharger. If such a request does not exist, the driving step 110 continues in a loop, whereas if such a request exists, a command instruction relating to an opening step 112 of the second clutch 48 arranged between the wheel 18 and the electrical machine 16 is generated, so that the electric machine and the wheel of the electric compressor are decoupled.
  • a method of controlling the supply of an internal combustion engine of a vehicle comprises a step during which a first control command lCi of a compressor is generated. an electric supercharger and a second control command IC2 of a device for injecting a coolant into the intake duct of the internal combustion engine.
  • each control instruction IC 1, IC 2 comprises an activation command of the electric machine. at a specific operating speed of the compressor pump or wheel and at least one control instruction may further consist of a clutch activation control arranged between said electric machine and a specific component of the electric supercharger for example the wheel, or the coolant injection device, for example the pump.
  • the first control command lCi and / or the second control command IC2 may consist of an activation command identical to that described above with the opening and closing phases of the clutches that are deleted.
  • the second control command IC2 may be associated with an activation command of the pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant between the pump and the storage tank or between the pump and the injection nozzle, since the valve is controllable and not purely massive.
  • the feed system according to the invention is advantageous in that it comprises a coolant injection device associated with an electric supercharger, in order to combine the projection of liquid for cooling the gases in the intake pipe and the compression of these gases before their admission into the engine block.
  • a coolant injection device associated with an electric supercharger
  • a fuel system of an internal combustion engine comprises an electric supercharger arranged on an intake pipe of gas and a device for injecting an intake gas coolant associated with this electric compressor.

Abstract

The invention relates to a system for supplying an internal combustion engine (1), comprising at least one gas intake pipe (4) into the internal combustion engine and an electric supercharger (12) arranged on the gas intake pipe and configured to raise the pressure of the intake gases. The system further comprises an injection device (14) for injecting a liquid for cooling the intake gases, associated with the electric supercharger (12).

Description

SYSTÈME D'ALIMENTATION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE  SUPPLY SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
L'invention a trait au domaine des moteurs à combustion interne pour véhicule, et elle concerne plus particulièrement les moteurs dont le circuit d'admission des gaz est équipé d'un compresseur électrique de suralimentation. The invention relates to the field of internal combustion engines for vehicles, and it relates more particularly to engines whose gas intake circuit is equipped with an electric supercharger.
Il est connu de disposer un compresseur électrique de suralimentation (en anglais « electric supercharger ») dans un circuit d'admission d'un moteur à combustion de véhicule automobile, le compresseur électrique étant configuré pour élever la pression des gaz d'admission. Le compresseur électrique de suralimentation comporte de manière classique une roue destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur et une machine électrique associée qui est pilotée notamment pour entraîner la roue en rotation lorsque l'on souhaite élever la pression des gaz d'admission. A la différence des turbocompresseurs, entraînés par les gaz d'échappement, le compresseur électrique de suralimentation présente un temps de réponse très court car il fonctionne avec une machine électrique. Ceci permet de renforcer le couple du moteur à combustion interne à bas régime, de compenser le temps de réponse du turbocompresseur et d'améliorer les accélérations du véhicule automobile sur lequel est monté le moteur à combustion interne muni du compresseur électrique de suralimentation. It is known to have an electric supercharger in an intake circuit of a motor vehicle combustion engine, the electric compressor being configured to increase the pressure of the intake gas. The electric supercharging compressor conventionally comprises a wheel for compressing the air entering the compressor and an associated electrical machine which is driven in particular to drive the wheel in rotation when it is desired to raise the pressure of the intake gases. Unlike turbochargers, driven by the exhaust gas, the electric supercharger has a very short response time because it works with an electric machine. This makes it possible to increase the torque of the internal combustion engine at low speed, to compensate the response time of the turbocharger and to improve the acceleration of the motor vehicle on which the internal combustion engine equipped with the electric supercharger is mounted.
La commande de la machine électrique est automatique, c'est-à-dire pilotée par l'intermédiaire du système de contrôle moteur du véhicule, et notamment par un module de commande configuré pour recevoir des informations relatives au fonctionnement du véhicule et pour déclencher des instructions de commande de la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation dès qu'une action définie est réalisée. A titre d'exemple, l'actionnement d'une pédale d'accélérateur peut être défini comme une condition de déclenchement automatique par le module de commande de la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation. The control of the electric machine is automatic, that is to say controlled via the engine control system of the vehicle, and in particular by a control module configured to receive information relating to the operation of the vehicle and to trigger control instructions of the electrical machine of the electric supercharger as soon as a defined action is performed. For example, the actuation of an accelerator pedal can be defined as an automatic trigger condition by the control module of the electric machine of the electric supercharger.
La mise en œuvre d'une surcompression des gaz d'admission, que ce soit par l'intermédiaire d'un compresseur électrique, d'un compresseur mécanique ou d'un turbocompresseur, implique une augmentation de la température des gaz à l'admission du moteur, ce qui génère une sensibilité toute particulière au phénomène de cliquetis pour les moteurs à allumage commandé, et ce qui peut générer, pour les moteur Diesel, une augmentation des émanations d'oxydes d'azote (NOx) lors des phases de suralimentation. Dernièrement, les acteurs du marché automobile, confrontés à ces problèmes de température suite à une surcompression via un turbocompresseur, ont envisagé de réaliser une injection d'eau pour réaliser le refroidissement des gaz d'admission. Des injecteurs sont ainsi disposés dans le collecteur d'admission d'air du moteur, juste en amont des soupapes d'admission, à proximité immédiate des chambres de combustion. The implementation of an overcompression of the intake gases, whether via an electric compressor, a mechanical compressor or a turbocharger, involves an increase in the temperature of the gases at the intake of the engine, which generates a particular sensitivity to the knocking phenomenon for spark ignition engines, and which can generate, for diesel engines, an increase in nitrogen oxide (NOx) emissions during the supercharging phases . Recently, car market players, faced with these temperature problems following over-compression via a turbocharger, have considered carrying out an injection of water to achieve the cooling of the intake gases. Injectors are thus arranged in the intake manifold of the engine, just upstream of the intake valves, in the immediate vicinity of the combustion chambers.
L'eau injectée participe, par échange thermique, au refroidissement des gaz d'admission. De la sorte, on vise à diminuer les problèmes résultants d'une potentielle surchauffe des gaz, à savoir la sensibilité au cliquetis pour les moteurs essence et les émissions de NOx pour les moteurs Diesel. L'invention s'inscrit dans ce double contexte de mise en œuvre d'un compresseur électrique de suralimentation et d'un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement des gaz, et elle vise à proposer une alternative aux systèmes existants pour l'alimentation des moteurs à combustion interne.  The injected water participates, by heat exchange, in the cooling of the inlet gases. In this way, the aim is to reduce the problems resulting from a potential overheating of the gases, namely the sensitivity to rattling for gasoline engines and NOx emissions for diesel engines. The invention is part of this dual context of implementing an electric supercharging compressor and a device for injecting a gas coolant, and it aims at providing an alternative to existing systems for the supply of internal combustion engines.
L'invention propose un système d'alimentation d'un moteur à combustion interne comprenant au moins une conduite d'admission de gaz dans le moteur à combustion interne et un compresseur électrique de suralimentation agencé sur cette conduite d'admission de gaz et configuré pour élever la pression des gaz d'admission, ledit système comportant en outre un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement des gaz d'admission associé audit compresseur électrique. Ainsi, on combine selon l'invention une injection de liquide de refroidissement, et notamment d'eau, avec l'injection d'air comprimé via le compresseur électrique. Selon l'invention, il est possible, notamment lorsque le compresseur électrique est en fonctionnement, d'entraîner la pompe du dispositif d'injection de liquide de refroidissement et de réaliser une injection de liquide de refroidissement, afin de refroidir la température des gaz d'admission et d'augmenter la densité de ceux-ci. The invention proposes a feed system for an internal combustion engine comprising at least one gas intake pipe in the internal combustion engine and an electric supercharging compressor arranged on this gas intake pipe and configured to raising the inlet gas pressure, said system further comprising a device for injecting an intake gas coolant associated with said electric compressor. Thus, according to the invention, an injection of coolant, and in particular water, is combined with the injection of compressed air via the electric compressor. According to the invention, it is possible, particularly when the electric compressor is in operation, to drive the pump of the coolant injection device and to perform an injection of coolant, in order to cool the temperature of the coolant gases. admission and increase the density of these.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection comporte au moins une pompe et le compresseur électrique de suralimentation comporte au moins une machine électrique configurée pour entraîner en rotation une roue de compresseur agencée dans la conduite d'admission, la pompe étant configurée pour être entraînée mécaniquement par la machine électrique. De la sorte, on réalise une intégration de fonction, en utilisant la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation pour entraîner la pompe du dispositif d'injection. La diminution du nombre de composants qui en résulte présente un intérêt en termes de coûts et d'encombrement. Il convient de noter que l'intégration de fonction telle qu'elle vient d'être présentée peut être effective quelle que soit la forme prise par la machine électrique dès lors qu'elle est configurée pour piloter en rotation la roue du compresseur et que la pompe est raccordée à cette machine électrique, que la pompe du dispositif d'injection consiste en une pompe centrifuge ou en une pompe volumétrique, à cylindrée fixe ou variable. According to one characteristic of the invention, the injection device comprises at least one pump and the electric supercharging compressor comprises at least one electric machine configured to drive in rotation a compressor wheel arranged in the intake pipe, the pump being configured to be mechanically driven by the electric machine. In this way, a function integration is performed by using the electric machine of the electric supercharger to drive the pump of the injection device. The resulting decrease in the number of components is of interest in terms of cost and space. It should be noted that the function integration as just presented can be effective regardless of the form taken by the electric machine when it is configured to drive the compressor wheel in rotation and the pump is connected to this electrical machine, that the pump of the injection device consists of a centrifugal pump or a displacement pump, with fixed or variable displacement.
L'objectif est d'accroître la puissance moteur lors de l'activation du compresseur électrique de suralimentation, d'améliorer son rendement et de diminuer la quantité d'émissions, avec une injection de liquide de refroidissement pendant une période donnée, et par exemple pendant des phases de fortes charges, ou de manière plus générale pendant chacune des phases d'activation du compresseur électrique,, cette injection de liquide de refroidissement permettant en outre de diminuer la sensibilité au cliquetis pour les moteurs essence et de diminuer les NOx dans le cas des moteurs Diesel. The objective is to increase the engine power during the activation of the electric supercharger, improve its efficiency and reduce the amount of emissions, with an injection of coolant during a given period, and for example during phases of heavy loads, or more generally during each of the activation phases of the electric compressor, this injection of coolant also making it possible to reduce the knocking sensitivity for gasoline engines and to reduce NOx in the engine. case of diesel engines.
Il est particulièrement avantageux de combiner le fonctionnement de ces deux systèmes, qui trouvent leur intérêt dans des zones de fonctionnement similaires, c'est-à-dire lors de fortes charges moteur. Le compresseur électrique de suralimentation permet d'accroître la pression d'admission des gaz et le dispositif d'injection permet d'abaisser les températures de ces gaz. L'utilisation de ces deux systèmes est autorégulée. Le compresseur électrique induit une différence de pression entre l'admission et l'échappement limitant les gaz résiduels dans la chambre de combustion, ce qui tend à limiter le cliquetis, de sorte que les besoins en liquide de refroidissement sont diminués. De même, pour un couple donné, l'injection de liquide de refroidissement réduit le cliquetis et augmente la densité des gaz admis, ce qui contribue à abaisser la puissance que doit fournir le compresseur électrique. It is particularly advantageous to combine the operation of these two systems, which find their interest in similar operating areas, that is to say at high engine loads. The electric supercharging compressor increases the gas inlet pressure and the injection device can lower the temperatures of these gases. The use of these two systems is self-regulating. The electric compressor induces a pressure difference between the inlet and the exhaust limiting the residual gases in the combustion chamber, which tends to limit the rattling, so that the coolant requirements are reduced. Similarly, for a given torque, the injection of coolant reduces rattling and increases the density of the admitted gases, which helps to lower the power that must provide the electric compressor.
Selon différentes caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : According to various features of the invention, taken alone or in combination, provision may be made for:
- le dispositif d'injection comporte, outre la pompe, un réservoir de stockage de liquide de refroidissement, une buse d'injection débouchant sur la conduite d'admission pour former une zone d'injection du liquide de refroidissement, et un circuit d'injection susceptible de transporter le liquide de refroidissement depuis le réservoir de stockage jusqu'à la buse d'injection, via la pompe ; - la pompe est une pompe volumétrique réversible ; une telle pompe permet de réaliser la vidange du liquide de refroidissement restant à l'intérieur du circuit d'injection vers le réservoir de stockage, notamment à l'arrêt du véhicule ; the injection device comprises, in addition to the pump, a coolant storage tank, an injection nozzle opening on the intake pipe to form a zone for injecting the cooling liquid, and a cooling circuit; injection capable of transporting the coolant from the storage tank to the injection nozzle, via the pump; the pump is a reversible volumetric pump; such a pump makes it possible to drain the remaining coolant inside the injection circuit to the storage tank, especially when the vehicle is stopped;
- le dispositif d'injection comporte un circuit de retour au réservoir de stockage, le cas échéant associé à un régulateur de pression ; - The injection device comprises a return circuit to the storage tank, optionally associated with a pressure regulator;
- le dispositif comporte au moins une soupape de régulation de pression agencée sur le circuit d'injection ; la soupape de régulation de pression peut notamment être positionnée sur le circuit d'injection en aval de la pompe, ce qui permet un retour au réservoir de stockage du liquide de refroidissement qui n'est pas utilisé ; - la zone d'injection du dispositif d'injection est déportée par rapport au compresseur électrique de suralimentation ; the device comprises at least one pressure regulating valve arranged on the injection circuit; the pressure control valve may in particular be positioned on the injection circuit downstream of the pump, which allows a return to the storage tank of the coolant which is not used; the injection zone of the injection device is offset with respect to the electric supercharging compressor;
- la zone d'injection est en aval du compresseur électrique de suralimentation ; the injection zone is downstream of the electric supercharger;
- la zone d'injection du dispositif d'injection peut être répartie en plusieurs régions distantes l'une de l'autre, le cas échéant en amont et en aval du compresseur électrique de suralimentation ; - The injection zone of the injection device may be distributed in several regions distant from each other, if necessary upstream and downstream of the electric supercharger;
- la zone d'injection est intégrée dans le compresseur électrique de suralimentation ; la zone d'injection peut notamment être réalisée dans la volute du compresseur électrique de suralimentation ; the injection zone is integrated in the electric supercharger; the injection zone may in particular be carried out in the volute of the electric supercharger;
Selon une série de caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison, on prévoit que les liaisons entre la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont des liaisons rigides, et que le cas échant : According to a series of features of the invention, taken alone or in combination, it is expected that the connections between the electric machine, the pump and the electric compressor wheel are rigid connections, and that, if appropriate:
- la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont disposées selon une configuration coaxiale ; the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration;
- la pompe est interposée entre la machine électrique et la roue du compresseur électrique ; the pump is interposed between the electric machine and the electric compressor wheel;
- la pompe est disposée à l'opposé de la roue du compresseur électrique par rapport à la machine électrique ; - la pompe est disposée de sorte que la roue du compresseur électrique soit interposée entre la machine électrique et la pompe ; the pump is disposed opposite to the wheel of the electric compressor with respect to the electric machine; the pump is arranged so that the wheel of the electric compressor is interposed between the electric machine and the pump;
- la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont disposées selon une configuration non coaxiale ; par configuration non coaxiale, on entend une configuration des composants les uns par rapport aux autres mettant en œuvre au moins une courroie, une chaîne ou un étage d'engrenages ; l'étage d'engrenages peut notamment être configuré pour former un moyen réducteur de vitesse agencé entre la machine électrique et la pompe. the electric machine, the pump and the electric compressor wheel are arranged in a non-coaxial configuration; non-coaxial configuration means a configuration of the components relative to each other using at least one belt, a chain or a gear stage; the gear stage can in particular be configured to form a speed reduction means arranged between the electric machine and the pump.
Selon une autre série de caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison, au moins une des liaisons entre la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique comporte un embrayage, et que le cas échéant : According to another series of features of the invention, taken alone or in combination, at least one of the connections between the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor comprises a clutch, and that if appropriate:
- la machine électrique est liée rigidement à la pompe et la pompe est liée à la roue du compresseur par l'intermédiaire d'un embrayage ; un tel agencement offre la possibilité, en jouant sur l'état de l'embrayage notamment, d'injecter une quantité donnée de liquide de refroidissement sans pour autant utiliser le compresseur électrique de suralimentation ; ceci peut notamment être utile dans des cas où il est détecté une température des gaz d'admission allant au-delà d'une valeur seuil de température ; - The electric machine is rigidly connected to the pump and the pump is connected to the compressor wheel via a clutch; such an arrangement offers the possibility, by adjusting the state of the clutch in particular, to inject a given amount of coolant without using the electric supercharger; this may especially be useful in cases where it is detected a temperature of the intake gases going beyond a threshold temperature value;
- la machine électrique est liée rigidement à la roue du compresseur électrique et la pompe est liée à la machine électrique par l'intermédiaire d'un embrayage ; un tel agencement offre la possibilité, en jouant sur l'état de l'embrayage notamment, d'utiliser le compresseur électrique sans injecter de liquide de refroidissement, et donc de profiter de la pleine puissance délivrable par la machine électrique pour faire comprimer les gaz d'admission lorsque la température de ces gaz rend superflue l'injection de liquide de refroidissement, ou bien lorsqu'une défaillance du dispositif d'injection est détectée, cette défaillance pouvant consister en un défaut mécanique de la pompe par exemple ou bien en un manque de liquide de refroidissement dans le réservoir ; - The electric machine is rigidly connected to the wheel of the electric compressor and the pump is connected to the electric machine via a clutch; such an arrangement offers the possibility, by playing on the condition of the clutch in particular, to use the electric compressor without injecting coolant, and therefore to take advantage of the full power deliverable by the electric machine to compress the gases when the temperature of these gases makes superfluous the injection of coolant, or when a failure of the injection device is detected, this failure may be a mechanical defect of the pump for example or in a lack of coolant in the tank;
- la machine électrique est liée à la pompe par un premier embrayage et à la roue du compresseur par un deuxième embrayage ; on comprend qu'un tel agencement, plus complexe à piloter, permet de piloter la compression des gaz d'admission et le refroidissement de ceux-ci en compilant les avantages précédemment décrits. Le système d'alimentation peut comporter un turbocompresseur agencé entre une conduite d'échappement des gaz du moteur à combustion interne et la conduite d'admission des gaz de ce moteur. La buse d'injection peut être disposée en amont du compresseur électrique de suralimentation, entre le compresseur électrique et le turbocompresseur. Dans le cas d'un compresseur électrique de suralimentation agencé en aval d'un turbocompresseur, une injection de liquide de refroidissement en amont du compresseur électrique permet de refroidir l'air arrivant sur la roue du compresseur électrique et permet donc de protéger le compresseur électrique des fortes températures et d'abaisser légèrement la puissance nécessaire pour un taux de compression et un débit donnés, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un échangeur thermique, et donc avec un moindre encombrement. La durée de vie du compresseur électrique en est augmentée d'autant. On comprend que dans ce cas, on pourra prévoir une protection du compresseur électrique vis-à-vis des gouttelettes de liquide de refroidissement, et par exemple en prévoyant un revêtement particulier de la roue du compresseur. the electric machine is linked to the pump by a first clutch and to the compressor wheel by a second clutch; it is understood that such an arrangement, more complex to control, allows to control the compression of the inlet gases and the cooling thereof by compiling the previously described advantages. The fuel system may comprise a turbocharger arranged between a gas exhaust pipe of the internal combustion engine and the gas intake pipe of the engine. The injection nozzle may be disposed upstream of the electric supercharger, between the electric compressor and the turbocharger. In the case of an electric supercharging compressor arranged downstream of a turbocharger, an injection of coolant upstream of the electric compressor makes it possible to cool the air arriving on the wheel of the electric compressor and thus makes it possible to protect the electric compressor high temperatures and slightly lower the power required for a given compression rate and flow, without the need to add a heat exchanger, and therefore with a smaller footprint. The lifespan of the electric compressor is increased accordingly. It is understood that in this case, it can provide a protection of the electric compressor vis-à-vis the coolant droplets, and for example by providing a particular coating of the compressor wheel.
L'invention concerne également un procédé de pilotage de l'alimentation d'un moteur à combustion interne d'un véhicule au cours duquel on génère une première instruction de commande d'un compresseur électrique de suralimentation et une deuxième instruction de commande d'un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement dans la conduite d'admission du moteur à combustion interne. The invention also relates to a method for controlling the power supply of an internal combustion engine of a vehicle during which a first control command of an electric supercharger and a second control command of a supercharger are generated. device for injecting a coolant into the intake duct of the internal combustion engine.
Dans le cas où la pompe du dispositif d'injection est monté rigidement sur l'arbre de sortie de la machine électrique faisant tourner la roue du compresseur électrique, la première instruction de commande peut consister en une commande d'activation de la machine électrique et la deuxième instruction de commande peut consister en une commande d'activation d'une soupape de régulation de pression pilotant la circulation du liquide de refroidissement entre la pompe et un réservoir de stockage ou une buse d'injection. Dans le cas où un embrayage est prévu entre la machine électrique et la pompe ou la roue du compresseur électrique, chaque instruction de commande peut consister en une commande d'activation d'une même machine électrique et au moins une instruction de commande peut consister en outre en une commande d'activation d'un embrayage agencé entre ladite machine électrique et un composant spécifique du compresseur électrique de suralimentation, par exemple la roue, ou du dispositif d'injection de liquide de refroidissement, par exemple la pompe. Selon une caractéristique d'un procédé selon un aspect de l'invention, on peut considérer une valeur de température des gaz d'admission par rapport à une valeur seuil, au-delà de laquelle on génère une instruction de commande consistant en une commande d'activation de la machine électrique, et une instruction de commande consistant en une commande de la soupape de régulation de pression pilotant la circulation du liquide de refroidissement ou d'un embrayage agencé entre la machine électrique et un composant spécifique du dispositif d'injection de liquide de refroidissement. In the case where the pump of the injection device is rigidly mounted on the output shaft of the electric machine rotating the wheel of the electric compressor, the first control instruction may consist of an activation command of the electric machine and the second control command may consist of an activation command of a pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant between the pump and a storage tank or an injection nozzle. In the case where a clutch is provided between the electric machine and the pump or the wheel of the electric compressor, each control command may consist of an activation command of the same electrical machine and at least one control command may consist of in addition to an activation command of a clutch arranged between said electric machine and a specific component of the electric supercharger, for example the wheel, or the coolant injection device, for example the pump. According to a characteristic of a method according to one aspect of the invention, it is possible to consider an intake gas temperature value with respect to a threshold value, beyond which a control command consisting of a control command is generated. activation of the electric machine, and a control command consisting of a control of the pressure regulating valve controlling the circulation of coolant or a clutch arranged between the electric machine and a specific component of the injection device. cooling liquid.
D'autres variables pourraient être envisagées pour l'activation de l'injection de liquide de refroidissement, comme par exemple la pression à l'admission, la consigne de charge du moteur ou le niveau de cliquetis mesuré. Other variables could be considered for the activation of the coolant injection, such as, for example, the inlet pressure, the engine load reference or the measured knock level.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below as an indication in relation to drawings in which:
- la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un moteur à combustion interne équipé sur son circuit d'admission d'un compresseur électrique de suralimentation, disposé en aval d'un turbocompresseur, et d'un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement ; FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of an internal combustion engine equipped on its intake circuit with an electric supercharging compressor, disposed downstream of a turbocharger, and with an injection device of a cooling liquid ;
- la figure 2 est un détail du circuit d'admission de gaz d'un moteur à combustion interne, illustrant schématiquement le compresseur électrique et le dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement selon un premier agencement, dans lequel le liquide de refroidissement est injecté en aval du compresseur électrique ; FIG. 2 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a first arrangement, in which the coolant is injected downstream of the electric compressor;
- la figure 3 est un détail du circuit d'admission de gaz d'un moteur à combustion interne, illustrant schématiquement le compresseur électrique et le dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement selon un deuxième agencement, dans lequel le liquide de refroidissement est injecté en amont du compresseur électrique ; - la figure 4 est un détail du circuit d'admission de gaz d'un moteur à combustion interne, illustrant schématiquement le compresseur électrique et le dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement selon un troisième agencement, dans lequel le liquide de refroidissement est injecté dans le compresseur électrique ; FIG. 3 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a second arrangement, in which the coolant is injected upstream of the electric compressor; FIG. 4 is a detail of the gas intake circuit of an internal combustion engine, schematically illustrating the electric compressor and the device for injecting a cooling liquid according to a third arrangement, in which the coolant is injected into the electric compressor;
- les figures 5 à 7 illustrent différents agencements d'une pompe du dispositif d'injection, par rapport à la machine électrique et à la roue du compresseur électrique ; et - la figure 8 est un organigramme illustrant un mode de réalisation d'un procédé de pilotage de l'alimentation du moteur thermique, dans le cas de l'agencement illustré sur la figure 7 dans lequel la pompe est liée à la machine électrique via un embrayage et dans lequel la roue du compresseur est liée à la machine électrique également par un embrayage. - Figures 5 to 7 illustrate different arrangements of a pump of the injection device, with respect to the electric machine and the wheel of the electric compressor; and FIG. 8 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for controlling the power supply of the heat engine, in the case of the arrangement illustrated in FIG. 7, in which the pump is linked to the electric machine via a clutch and in which the compressor wheel is linked to the electric machine also by a clutch.
Pour rappel, l'invention porte sur un système d'alimentation d'un moteur à combustion interne dans lequel un compresseur électrique de suralimentation et un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement des gaz d'admission de ce moteur sont associés. As a reminder, the invention relates to a supply system for an internal combustion engine in which an electric supercharging compressor and a device for injecting an intake gas coolant of this engine are associated.
A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 1 un moteur à combustion interne 1 sur lequel est appliqué un système d'alimentation selon un mode de réalisation de l'invention. Le moteur à combustion interne 1 comprend un bloc-moteur 2 définissant des chambres de combustion pourvues de pistons qui entraînent en rotation un arbre de sortie. Les chambres de combustion du bloc-moteur 2 sont raccordées via un répartiteur d'admission 3 à une conduite d'admission 4 de gaz, et notamment d'air frais prélevé à l'extérieur du véhicule, et via un collecteur d'échappement 5 à une conduite d'échappement 6 des gaz brûlés lors de la combustion, ou gaz d'échappement. By way of example, FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 on which a supply system according to one embodiment of the invention is applied. The internal combustion engine 1 comprises a motor unit 2 defining combustion chambers provided with pistons which rotate an output shaft. The combustion chambers of the engine block 2 are connected via an intake manifold 3 to a gas intake pipe 4, in particular fresh air taken from outside the vehicle, and via an exhaust manifold 5 an exhaust pipe 6 of the flue gases during combustion, or exhaust gas.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le moteur à combustion interne 1 est un moteur turbocompressé dans lequel un turbocompresseur 7 est formé par la coopération d'un compresseur 8, disposé sur la conduite d'admission 4, et d'une turbine 10, placée sur la conduite d'échappement 6 de manière à récupérer une partie de l'énergie des gaz d'échappement et entraîner en rotation le compresseur 8. Notamment, le compresseur 8 et la turbine 10 peuvent être montés sur un arbre commun 810. In the example illustrated in FIG. 1, the internal combustion engine 1 is a turbocharged engine in which a turbocharger 7 is formed by the cooperation of a compressor 8, arranged on the intake pipe 4, and a turbine 10, placed on the exhaust pipe 6 so as to recover a portion of the energy of the exhaust gas and to rotate the compressor 8. In particular, the compressor 8 and the turbine 10 can be mounted on a common shaft 810 .
Des échangeurs thermiques, ici non représentés, peuvent être agencés sur la conduite d'admission et un système de post-traitement des gaz 9 peut être agencé sur la conduite d'échappement. Heat exchangers, not shown here, can be arranged on the intake pipe and a gas after-treatment system 9 can be arranged on the exhaust pipe.
Selon l'invention, le système d'alimentation du moteur à combustion interne comporte un compresseur électrique de suralimentation 12 agencé sur la conduite d'admission 4 de gaz et configuré pour élever la pression des gaz d'admission, et ce compresseur électrique de suralimentation est associé à un dispositif d'injection 14 d'un liquide de refroidissement des gaz d'admission. Tel que cela va être détaillé ci-après, le dispositif d'injection est configuré pour permettre une injection de liquide de refroidissement combinée avec la production d'air comprimé via le compresseur électrique. According to the invention, the feed system of the internal combustion engine comprises an electric supercharging compressor 12 arranged on the gas intake pipe 4 and configured to raise the pressure of the intake gases, and this electric supercharging compressor is associated with an injection device 14 of an intake gas coolant. As will be detailed below, the injection device is configured to allow an injection of coolant combined with the production of compressed air via the electric compressor.
Le compresseur électrique 12 comporte au moins une machine électrique 16 configurée pour entraîner en rotation une roue de compresseur 18 agencée dans la conduite d'admission 4. On comprend que le pilotage de la machine électrique 16 permet la mise en rotation de la roue à l'intérieur de la conduite d'admission 4 et la compression en conséquence des gaz circulant dans la conduite d'admission 4. The electric compressor 12 comprises at least one electric machine 16 configured to rotate a compressor wheel 18 arranged in the intake pipe 4. It is understood that the control of the electric machine 16 allows the rotation of the wheel to the the interior of the intake pipe 4 and the compression as a result of the gases flowing in the intake pipe 4.
La conduite d'admission 4 comporte un circuit de dérivation 20 sur lequel est disposée une vanne de pilotage 22, permettant de moduler la proportion de gaz admis amenés à être comprimés via le compresseur électrique de suralimentation. The intake pipe 4 comprises a bypass circuit 20 on which is disposed a control valve 22, for modulating the proportion of admitted gas to be compressed via the electric supercharger.
Le dispositif d'injection 14 comporte une pompe 24, un réservoir de stockage 26 de liquide de refroidissement, une buse d'injection 28 débouchant sur la conduite d'admission 4 pour former une zone d'injection du liquide de refroidissement, et un circuit d'injection 30 susceptible de transporter le liquide de refroidissement depuis le réservoir de stockage 26 jusqu'à la buse d'injection 28, via la pompe 24. The injection device 14 comprises a pump 24, a storage tank 26 of coolant, an injection nozzle 28 opening on the intake pipe 4 to form a coolant injection zone, and a circuit injection 30 capable of transporting the cooling liquid from the storage tank 26 to the injection nozzle 28 via the pump 24.
On comprend que selon l'invention, le dispositif d'injection 14 de liquide de refroidissement est associé au fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation 12. Dans les exemples illustrés, une liaison mécanique est agencée entre la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique. La pompe 24 du dispositif d'injection 14 est ainsi configurée pour être entraînée mécaniquement par la machine électrique 16 du compresseur électrique 12, par l'intermédiaire d'au moins un bras d'entraînement. On saura décrire ci-après différents agencements illustrant cette caractéristique d'association du dispositif d'injection et du compresseur électrique de suralimentation. Le dispositif d'injection 14 est apte à injecter dans la conduite d'admission 4 un liquide de refroidissement, qui peut notamment consister en de l'eau, étant entendu que l'on pourrait injecter un mélange particulier en ce qu'il permet de réduire le cliquetis, et par exemple un mélange d'eau et de méthanol. Dans la suite, on utilisera le terme de liquide de refroidissement pour couvrir ces différentes possibilités et d'autres variantes ayant des effets équivalents. La pompe 24 du dispositif d'injection 14 consiste en une pompe centrifuge ou en une pompe volumétrique, à cylindrée fixe ou variable. Notamment, on peut prévoir que le dispositif d'injection comporte une pompe volumétrique réversible. It is understood that according to the invention, the coolant injection device 14 is associated with the operation of the electric supercharging compressor 12. In the illustrated examples, a mechanical connection is arranged between the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor. The pump 24 of the injection device 14 is thus configured to be driven mechanically by the electric machine 16 of the electric compressor 12, via at least one drive arm. Different arrangements will be described below illustrating this combination characteristic of the injection device and the electric supercharging compressor. The injection device 14 is capable of injecting into the intake pipe 4 a cooling liquid, which may in particular consist of water, it being understood that a particular mixture could be injected in that it makes it possible to reduce rattling, and for example a mixture of water and methanol. In the following, the term coolant will be used to cover these different possibilities and other variants having equivalent effects. The pump 24 of the injection device 14 consists of a centrifugal pump or a displacement pump, with fixed or variable displacement. In particular, it can be provided that the injection device comprises a reversible volumetric pump.
Par ailleurs, le dispositif d'injection 14 comporte au moins une soupape de régulation de pression 32 agencée sur le circuit d'injection 30, ici en aval de la pompe sans que cela soit limitatif de cet aspect de l'invention, et qui permet de piloter l'alimentation en liquide de refroidissement, notamment en fonction de l'état de fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation. Furthermore, the injection device 14 comprises at least one pressure regulating valve 32 arranged on the injection circuit 30, here downstream of the pump without this being limiting to this aspect of the invention, and which allows to control the supply of coolant, in particular according to the state of operation of the electric supercharger.
Le dispositif d'injection 14 peut comporter en outre un circuit de retour au réservoir, ici non représenté, associé le cas échéant à la soupape de régulation de pression 32. The injection device 14 may further comprise a tank return circuit, not shown here, associated optionally with the pressure regulating valve 32.
On a illustré sur les figures 2 à 4 plusieurs agencements différents qui se distinguent en la position de la buse d'injection 28 du dispositif d'injection sur la conduite d'admission 4 et donc en la position de la zone d'injection du liquide de refroidissement. FIGS. 2 to 4 show several different arrangements which differ in the position of the injection nozzle 28 of the injection device on the intake pipe 4 and therefore in the position of the liquid injection zone. cooling.
Sur les figures 2 et 3, la zone d'injection est déportée par rapport au compresseur électrique 12, et la buse d'injection 28 débouche sur la conduite d'admission 4 en aval (figure 2) ou en amont (figure 3) du compresseur électrique de suralimentation 12. In FIGS. 2 and 3, the injection zone is offset with respect to the electric compressor 12, and the injection nozzle 28 opens onto the inlet pipe 4 downstream (FIG. 2) or upstream (FIG. electric supercharger 12.
Dans le cas illustré sur la figure 1 où un turbocompresseur 7 est disposé sur la conduite d'admission 4 des gaz, la buse d'injection 28 de liquide de refroidissement peut notamment être disposée en amont du compresseur électrique 12, entre le compresseur électrique et le turbocompresseur 7· Cela permet de refroidir l'air arrivant sur la roue 18 du compresseur électrique sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un échangeur thermique, et donc avec un moindre encombrement. In the case illustrated in FIG. 1, where a turbocharger 7 is disposed on the gas intake pipe 4, the coolant injection nozzle 28 may in particular be arranged upstream of the electric compressor 12, between the electric compressor and the turbocharger 7 · This allows to cool the air arriving on the wheel 18 of the electric compressor without the need to add a heat exchanger, and therefore with a smaller footprint.
Le système peut comporter un dispositif de protection, non représenté sur les figures, du compresseur électrique vis-à-vis des gouttelettes de liquide de refroidissement, et par exemple en prévoyant un revêtement particulier de la roue du compresseur. The system may comprise a protection device, not shown in the figures, of the electric compressor vis-à-vis the coolant droplets, and for example by providing a particular coating of the compressor wheel.
Sur la figure 4, la zone d'injection est intégrée dans le compresseur électrique, la buse d'injection 28 de liquide de refroidissement débouchant dans la volute 34 du compresseur électrique 12. Comme précédemment, on peut prévoir dans ce cas un revêtement particulier des composants du compresseur électrique pour éviter leur détérioration potentielle par la projection des gouttes de liquide de refroidissement. En variante non représentée, on peut prévoir que la zone d'injection du dispositif d'injection peut être répartie en plusieurs régions distantes l'une de l'autre, le cas échéant en amont et en aval du compresseur électrique, avec une pluralité de buses d'injection alimentées par différents circuits d'injection reliés à la pompe. Tel que cela a été précisé précédemment, le système d'alimentation selon l'invention comporte un dispositif d'injection 14 de liquide de refroidissement associé au fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation 12. Dans les exemples illustrés, une liaison mécanique est agencée entre la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique. In FIG. 4, the injection zone is integrated in the electric compressor, the coolant injection nozzle 28 opening into the volute 34 of the electric compressor 12. As previously, it is possible to provide in this case a particular coating of the components of the electric compressor to prevent their potential deterioration by the projection of drops of coolant. In variant not shown, it can be provided that the injection zone of the injection device can be distributed in several regions distant from each other, possibly upstream and downstream of the electric compressor, with a plurality of injection nozzles fed by different injection circuits connected to the pump. As has been mentioned above, the feed system according to the invention comprises a coolant injection device 14 associated with the operation of the electric supercharging compressor 12. In the illustrated examples, a mechanical connection is arranged between the electric machine, pump and electric compressor wheel.
On peut notamment prévoir entre ces composants des liaisons rigides, c'est-à-dire comportant un ou plusieurs bras rendus solidaires à chacune de leurs extrémités d'un des composants, de sorte que l'activation de la machine électrique 16 génère l'entraînement simultané de la pompe 24 et de la roue 18 du compresseur électrique ou bien prévoir des liaisons débrayables, permettant l'entraînement par la machine électrique de l'un et/ou l'autre de la pompe et de la roue du compresseur électrique selon les situations de fonctionnement rencontrées. In particular, it is possible to provide between these components rigid connections, that is to say having one or more arms secured to each of their ends of one of the components, so that the activation of the electrical machine 16 generates the simultaneous driving of the pump 24 and the wheel 18 of the electric compressor or provide disengageable connections, allowing the drive by the electric machine of one and / or the other of the pump and the wheel of the electric compressor according to the operating situations encountered.
On a illustré sur les figures 1 à 5 un premier agencement particulier en ce que la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont disposées selon une configuration coaxiale. Plus particulièrement, sur les figures 2 à 5, la pompe 24 du dispositif d'injection 14 est montée sur un bras d'entraînement 36 agencé entre la machine et la roue du compresseur électrique de sorte que la pompe 24 est interposée entre la machine électrique 16 et la roue 18 du compresseur électrique. On peut prévoir, tel que cela est représenté schématiquement sur la figure 1, une variante dans cette première configuration coaxiale selon laquelle la pompe 24 est disposée à l'opposé de la roue 18 du compresseur électrique par rapport à la machine électrique 16, de sorte que la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont disposées selon une configuration coaxiale, avec la machine électrique 16 interposée entre la pompe 24 et la roue 18 du compresseur électrique. Dans cette variante, on peut prévoir deux bras d'entraînement distincts entraînés simultanément par la machine électrique et portant respectivement la pompe du dispositif d'injection et la roue du compresseur électrique. Tel qu'illustré sur la figure 5, le premier agencement selon lequel la machine électrique, la pompe et la roue du compresseur électrique sont disposées selon une configuration coaxiale peut être mis en œuvre avec au moins un embrayage 40 disposé entre deux de ces composants, pour permettre l'entraînement par la machine électrique de l'un des composants parmi la roue du compresseur électrique ou la pompe sans que l'autre composant soit entraîné. A titre d'exemple illustré sur la figure 5, on comprend que la mise en marche de la machine électrique entraîne systématiquement la pompe, et donc l'injection de liquide de refroidissement dans le circuit d'admission si dans le même temps la soupape de régulation de pression est pilotée en conséquence, tandis qu'elle peut être décorrélée de l'entraînement de la roue du compresseur électrique. Par contre, dans cet agencement particulier, l'entraînement de la roue du compresseur électrique génère systématiquement l'entraînement de la pompe du dispositif d'injection, et donc l'injection de liquide de refroidissement dans le circuit d'admission si dans le même temps la soupape de régulation de pression est pilotée en conséquence. Un tel agencement permet ainsi, en jouant sur l'état de l'embrayage notamment, d'injecter une quantité donnée de liquide de refroidissement sans pour autant utiliser le compresseur électrique de suralimentation, ce qui peut être utile dans des cas de refroidissement ponctuel à l'occasion de la détection d'une température des gaz d'admission dépassant une valeur seuil de température, étant entendu que l'évocation de ce critère n'est pas limitatif de l'invention et que tout autre valeur témoignant d'une condition nécessitant une injection d'eau pourrait être surveillée et mesurée. FIGS. 1 to 5 show a first particular arrangement in that the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration. More particularly, in FIGS. 2 to 5, the pump 24 of the injection device 14 is mounted on a drive arm 36 arranged between the machine and the wheel of the electric compressor so that the pump 24 is interposed between the electric machine 16 and the wheel 18 of the electric compressor. It is possible to provide, as shown diagrammatically in FIG. 1, a variant in this first coaxial configuration according to which the pump 24 is disposed opposite the wheel 18 of the electric compressor with respect to the electric machine 16, so that that the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration, with the electric machine 16 interposed between the pump 24 and the wheel 18 of the electric compressor. In this variant, one can provide two separate drive arms driven simultaneously by the electric machine and respectively carrying the pump of the injection device and the wheel of the electric compressor. As illustrated in FIG. 5, the first arrangement according to which the electric machine, the pump and the wheel of the electric compressor are arranged in a coaxial configuration can be implemented with at least one clutch 40 placed between two of these components, to allow the drive by the electric machine of one of the components of the electric compressor wheel or the pump without the other component being driven. By way of example illustrated in FIG. 5, it is understood that the start-up of the electrical machine systematically drives the pump, and therefore the injection of coolant into the intake circuit if at the same time the Pressure regulation is controlled accordingly, while it can be decorrelated from the drive of the electric compressor wheel. By cons, in this particular arrangement, the drive of the electric compressor wheel systematically drives the pump of the injection device, and therefore the injection of coolant in the intake circuit if in the same time the pressure regulating valve is controlled accordingly. Such an arrangement thus makes it possible, by adjusting the condition of the clutch in particular, to inject a given quantity of coolant without using the electric supercharging compressor, which can be useful in cases of occasional cooling to the occasion of the detection of a temperature of the intake gases exceeding a threshold temperature value, it being understood that the mention of this criterion is not limiting of the invention and that any other value testifying to a condition requiring water injection could be monitored and measured.
Sur les figures 6 et 7, on a illustré d'autres agencements possibles de l'invention, dans lesquels il est notable que contrairement à ce qui a été décrit précédemment, les composants que sont la pompe, la machine électrique et la roue du compresseur électrique sont disposés dans une configuration non coaxiale, c'est-à-dire une configuration des composants les uns par rapport aux autres mettant en œuvre au moins une courroie, une chaîne ou un étage d'engrenages. Dans les exemples illustrés, un étage d'engrenages 42 est représenté, et il convient de noter que cette disposition peut notamment permettre la formation d'un moyen réducteur de vitesse agencé entre la machine électrique et la pompe. Sur la figure 6, la machine électrique 16 est liée rigidement à la roue 18 du compresseur électrique par l'intermédiaire d'un premier bras d'entraînement 44 et la pompe 24 est liée à la machine électrique 16 d'une part par un étage d'engrenages 42 permettant une réduction de vitesse, et d'autre part par l'intermédiaire d'un embrayage 40. Un tel agencement offre la possibilité, en jouant sur l'état de l'embrayage notamment, d'utiliser le compresseur électrique sans injecter de liquide de refroidissement. In FIGS. 6 and 7, there are illustrated other possible arrangements of the invention, in which it is notable that, contrary to what has been described above, the components that are the pump, the electric machine and the compressor wheel electrical devices are arranged in a non-coaxial configuration, that is to say a configuration of the components relative to each other using at least one belt, a chain or a gear stage. In the illustrated examples, a gear stage 42 is shown, and it should be noted that this arrangement can in particular allow the formation of a speed reducing means arranged between the electric machine and the pump. In FIG. 6, the electric machine 16 is rigidly connected to the wheel 18 of the electric compressor via a first drive arm 44 and the pump 24 is connected to the electric machine 16 on the one hand by a stage gear 42 allowing a reduction in speed, and secondly via a clutch 40. Such an arrangement offers the possibility, by adjusting the state of the clutch in particular, to use the electric compressor without injecting coolant.
Sur la figure 7, la machine électrique 16 est liée à la pompe 24 d'une part par un étage d'engrenages 42 permettant une réduction de vitesse, et d'autre part par un premier embrayage 46, et cette machine électrique 16 est liée à la roue 18 du compresseur par un deuxième embrayage 48. On comprend qu'un tel agencement, plus complexe à piloter, permet de piloter la compression des gaz d'admission et le refroidissement de ceux-ci en compilant les avantages précédemment décrits. In FIG. 7, the electrical machine 16 is connected to the pump 24 on the one hand by a gear stage 42 allowing a speed reduction, and on the other hand by a first clutch 46, and this electrical machine 16 is linked at wheel 18 of the compressor by a second clutch 48. It is understood that such an arrangement, more complex to control, allows to control the compression of the inlet gases and the cooling thereof by compiling the advantages described above.
On comprend de ce qui précède que d'autres agencements pourraient être envisagés, combinant des configurations axiales ou non coaxiales avec des liaisons rigides ou présentant des embrayages. It is understood from the foregoing that other arrangements could be envisaged, combining axial or non-coaxial configurations with rigid links or having clutches.
On va maintenant décrire un exemple de procédé de pilotage 100 de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon l'invention, en se référant à l'agencement particulier d'un système d'alimentation selon un aspect de l'invention illustré sur la figure 7· On comprendra que ce qui va être décrit par la suite pourra s'appliquer aux autres agencements de systèmes d'alimentation conformes à l'invention sans difficulté particulière. An example of a driving method 100 of the supply of an internal combustion engine according to the invention will now be described, with reference to the particular arrangement of a feed system according to one aspect of the invention illustrated. in Figure 7 · It will be understood that what will be described later can be applied to other arrangements of supply systems according to the invention without particular difficulty.
Le procédé de pilotage de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon l'invention est réalisé lorsque l'on souhaite une injection de liquide de refroidissement dans une conduite d'admission de ce moteur, équipé par ailleurs d'un compresseur électrique de suralimentation, pendant une période définie, et par exemple pendant les phases d'activation du compresseur électrique. The method for controlling the supply of an internal combustion engine according to the invention is carried out when it is desired to inject a cooling liquid into an intake pipe of this engine, which is also equipped with an electric compressor. during a defined period, for example during the activation phases of the electric compressor.
Le procédé de pilotage 100 débute par une demande d'injection de liquide de refroidissement 101 et/ou par une demande d'activation du compresseur électrique de suralimentation 102. La demande peut notamment provenir d'une instruction de commande d'un module de commande du véhicule, en fonction du dépassement de valeurs seuils définies. The control method 100 starts with a request for the injection of coolant 101 and / or with a request for activation of the electric supercharger 102. The request can notably come from a control instruction of a control module. of the vehicle, depending on the exceeding of defined threshold values.
A titre d'exemple non limitatif, on peut par exemple considérer une valeur de température des gaz d'admission et la comparer par rapport à une valeur seuil, au-delà de laquelle on génère simultanément, ou au moins une, une instruction de commande consistant en une commande d'activation de la machine électrique et une instruction de commande consistant en une commande de la soupape de régulation de pression pilotant la circulation du liquide de refroidissement et/ou d'un embrayage agencé entre la machine électrique et un composant spécifique du dispositif d'injection de liquide de refroidissement. By way of non-limiting example, it is possible, for example, to consider a temperature value of the intake gases and to compare it with respect to a threshold value, beyond which a control instruction is generated simultaneously or at least one consisting of an activation command of the electric machine and a control command consisting of a control of the pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant and / or a clutch arranged between the electric machine and a specific component of the coolant injection device.
Concernant la demande d'injection de liquide de refroidissement 101, il est dans un premier temps décidé, suite à une étape de vérification d'état 103 du dispositif d'injection de liquide de refroidissement 14, si une quantité définie de liquide de refroidissement peut être projetée dans la conduite d'admission. En cas de réponse négative (« N »), une instruction de commande relative à une étape d'ouverture 104 du premier embrayage 46 agencé entre la pompe 24 et la machine électrique 16 est générée, de sorte que l'on découple la machine électrique et la pompe, et donc le dispositif d'injection de liquide de refroidissement 14 de la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation 12. La machine électrique 16 peut être activée pour entraîner la roue 18 du compresseur électrique indépendamment du dispositif d'injection de liquide de refroidissement. With regard to the request for the injection of coolant 101, it is first decided, following a state verification step 103 of the coolant injection device 14, if a defined quantity of coolant can be projected into the intake duct. In the case of a negative response ("N"), a control instruction relating to an opening step 104 of the first clutch 46 arranged between the pump 24 and the electrical machine 16 is generated, so that the electric machine is cut off. and the pump, and therefore the coolant injection device 14 of the electric machine of the supercharging electric compressor 12. The electric machine 16 can be activated to drive the wheel 18 of the electric compressor independently of the liquid injection device cooling.
En cas de réponse positive (« 0 »), une instruction de commande relative à une étape de fermeture 105 de ce premier embrayage 46 agencé entre la pompe 24 et la machine électrique 16 est générée, de sorte que l'on accouple la machine électrique et la pompe, et donc le dispositif d'injection de liquide de refroidissement 14 avec la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation 12. La projection de liquide de refroidissement est dès lors possible dès lors que l'on procède à l'activation de la machine électrique 16. In the case of a positive response ("0"), a control instruction relating to a closing step 105 of this first clutch 46 arranged between the pump 24 and the electrical machine 16 is generated, so that the electrical machine is coupled and the pump, and therefore the coolant injection device 14 with the electric machine of the supercharging electric compressor 12. The projection of coolant is therefore possible as soon as it is activated. electric machine 16.
En sortie de cette étape de fermeture 105 du premier embrayage 46, une étape de contrôle de demande d'activation 106 du compresseur électrique de suralimentation 12 est réalisée, au cours de laquelle on vérifie si les conditions d'activation du compresseur sont remplies. At the end of this closing step 105 of the first clutch 46, an activation request control step 106 of the electric supercharger 12 is performed, during which it is checked whether the activation conditions of the compressor are met.
Si c'est le cas (« O »), on se retrouve dans le cas d'une instruction de commande d'un module de commande du véhicule pour une demande d'activation du compresseur électrique de suralimentation 102 telle qu'elle a été évoquée ci-dessus et on reviendra plus en détails ci-après sur cette partie du procédé. If this is the case ("O"), we find ourselves in the case of a control command of a vehicle control module for a request for activation of the electric supercharger 102 as it has been mentioned above and will be discussed in more detail below in this part of the process.
Si ce n'est pas le cas (« N »), c'est-à-dire si les conditions d'activation du compresseur ne sont pas remplies, le module de commande génère une instruction de commande relative à une étape de pilotage 107 de la machine électrique 16 au régime requis par l'injection de liquide refroidissement. Puisque le compresseur électrique de suralimentation n'a pas vocation dans le cas présent à être activé, la machine électrique est alimentée à un niveau juste suffisant pour faire tourner la pompe 24. If this is not the case ("N"), that is to say if the compressor activation conditions are not fulfilled, the control module generates a command instruction relating to a control step 107. of the electric machine 16 at the speed required by the injection of cooling liquid. Since the electric supercharger is not intended in this case to be activated, the electric machine is supplied at a level just enough to turn the pump 24.
Cette étape de pilotage prend fin dès lors qu'une demande d'arrêt de l'injection de liquide de refroidissement est générée par le module de commande ou bien est réalisée par l'utilisateur du véhicule par exemple. Une étape de test 108 est ainsi réalisée en temps réel ou à intervalle régulier dès lors que l'étape de pilotage 107 de la machine électrique est mise en œuvre, afin de s'assurer de l'existence (« O ») ou non (« N ») d'une demande d'arrêt de l'injection de liquide de refroidissement. Si une telle demande n'existe pas, l'étape de pilotage continue en boucle, tandis que si une telle demande existe, une instruction de commande relative à une étape d'ouverture 104 du premier embrayage 46 agencé entre la pompe 24 et la machine électrique 16 est générée, de sorte que, tel que cela a pu être décrit auparavant dans le cas où l'injection de liquide de refroidissement n'est pas opérationnelle, l'on découple la machine électrique et la pompe, et donc le dispositif d'injection de liquide de refroidissement 14 de la machine électrique du compresseur électrique de suralimentation 12. This piloting step ends when a request to stop the injection of coolant is generated by the control module or is performed by the user of the vehicle for example. A test step 108 is thus performed in real time or at regular intervals as soon as the driving step 107 of the electrical machine is implemented, to ensure the existence ("O") or not ( "N") of a request to stop the injection of coolant. If such a request does not exist, the driving step continues in a loop, while that if such a request exists, a command instruction relating to an opening step 104 of the first clutch 46 arranged between the pump 24 and the electric machine 16 is generated, so that, as it may have been previously described in the in the case where the injection of coolant is not operational, the electric machine and the pump, and therefore the coolant injection device 14 of the electric machine of the electric supercharger 12, are decoupled.
Par ailleurs, lorsqu'une demande d'activation du compresseur électrique de suralimentation 102 est identifiée, ou bien lorsque les conditions de cette activation sont considérées remplies suite à l'étape de contrôle de demande d'activation 106 du compresseur électrique de suralimentation 12, une instruction de commande relative à une étape de fermeture 109 du deuxième embrayage 48 agencé entre la roue 18 du compresseur et la machine électrique 16 est générée, de sorte que l'on accouple la machine électrique et la roue du compresseur électrique. Furthermore, when a request for activation of the electric supercharger 102 is identified, or when the conditions of this activation are considered fulfilled following the activation request control step 106 of the electric supercharger 12, a control instruction relating to a closing step 109 of the second clutch 48 arranged between the wheel 18 of the compressor and the electric machine 16 is generated, so that the electric machine and the wheel of the electric compressor are coupled.
Dans ce cas, le module de commande génère une instruction de commande relative à une étape de pilotage 110 de la machine électrique 16 au régime requis par le fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation. Afin d'assurer la compression des gaz circulant dans la conduite d'admission, la machine électrique peut être activée à pleine charge pour faire tourner la roue du compresseur. Dans cet état, la charge de la machine électrique est suffisante pour faire tourner simultanément la pompe 24 si le premier embrayage 46 est fermé simultanément au deuxième embrayage 48. In this case, the control module generates a control instruction relating to a driving step 110 of the electric machine 16 at the speed required by the operation of the electric supercharger. In order to ensure the compression of the gases flowing in the intake duct, the electric machine can be activated at full load to rotate the compressor wheel. In this state, the load of the electric machine is sufficient to simultaneously rotate the pump 24 if the first clutch 46 is closed simultaneously with the second clutch 48.
Cette étape de pilotage 110 prend fin dès lors qu'une demande d'arrêt de fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation est générée par le module de commande ou bien est réalisée par l'utilisateur du véhicule par exemple. Une étape de test 111 est ainsi réalisée en temps réel ou à intervalle régulier dès lors que l'étape de pilotage 110 de la machine électrique est mise en œuvre, afin de s'assurer de l'existence (« O ») ou non (« N ») d'une demande d'arrêt de fonctionnement du compresseur électrique de suralimentation. Si une telle demande n'existe pas, l'étape de pilotage 110 continue en boucle, tandis que si une telle demande existe, une instruction de commande relative à une étape d'ouverture 112 du deuxième embrayage 48 agencé entre la roue 18 et la machine électrique 16 est générée, de sorte que l'on découple la machine électrique et la roue du compresseur électrique. Seule la pompe 24 est alors activée par la rotation de la machine électrique, dès lors que le premier embrayage 46 est toujours fermé. Il résulte de ce qui précède qu'un procédé de pilotage de l'alimentation d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon l'invention comporte une étape au cours de laquelle on génère une première instruction de commande lCi d'un compresseur électrique de suralimentation et une deuxième instruction de commande IC2 d'un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement dans la conduite d'admission du moteur à combustion interne. This control step 110 ends when a request to stop operation of the electric supercharger is generated by the control module or is performed by the user of the vehicle for example. A test step 111 is thus performed in real time or at regular intervals when the driving step 110 of the electrical machine is implemented, to ensure the existence ("O") or not ( "N") of a request to stop the operation of the electric supercharger. If such a request does not exist, the driving step 110 continues in a loop, whereas if such a request exists, a command instruction relating to an opening step 112 of the second clutch 48 arranged between the wheel 18 and the electrical machine 16 is generated, so that the electric machine and the wheel of the electric compressor are decoupled. Only the pump 24 is then activated by the rotation of the electric machine, since the first clutch 46 is always closed. It follows from the foregoing that a method of controlling the supply of an internal combustion engine of a vehicle according to the invention comprises a step during which a first control command lCi of a compressor is generated. an electric supercharger and a second control command IC2 of a device for injecting a coolant into the intake duct of the internal combustion engine.
Dans le cas pratique qui vient d'être décrit, où un embrayage est prévu entre la machine électrique et la pompe ou la roue du compresseur électrique, on comprend que chaque instruction de commande lCi, IC2 comporte une commande d'activation de la machine électrique à un régime spécifique au fonctionnement de la pompe ou de la roue du compresseur et au moins une instruction de commande peut consister en outre en une commande d'activation d'un embrayage agencé entre ladite machine électrique et un composant spécifique du compresseur électrique de suralimentation, par exemple la roue, ou du dispositif d'injection de liquide de refroidissement, par exemple la pompe. In the practical case just described, where a clutch is provided between the electric machine and the pump or the wheel of the electric compressor, it is understood that each control instruction IC 1, IC 2 comprises an activation command of the electric machine. at a specific operating speed of the compressor pump or wheel and at least one control instruction may further consist of a clutch activation control arranged between said electric machine and a specific component of the electric supercharger for example the wheel, or the coolant injection device, for example the pump.
On comprend que dans des agencements dans lesquels la roue du compresseur et/ou la pompe du dispositif d'injection est monté rigidement sur l'arbre de sortie de la machine électrique, sans embrayage intermédiaire, la première instruction de commande lCi et/ou la deuxième instruction de commande IC2 peut consister en une commande d'activation identique à ce qui a été décrit précédemment avec les phases d'ouverture et fermeture des embrayages qui sont supprimées. Par ailleurs, dans chacun des cas où la pompe tourne, la deuxième instruction de commande IC2 peut être associée à une commande d'activation de la soupape de régulation de pression pilotant la circulation du liquide de refroidissement entre la pompe et le réservoir de stockage ou entre la pompe et la buse d'injection, dès lors que la soupape est pilotable et non purement massive. On aura compris à la lecture de ce qui précède que le système d'alimentation selon l'invention est avantageux en ce qu'il comporte un dispositif d'injection de liquide de refroidissement associé à un compresseur électrique de suralimentation, afin de combiner la projection de liquide pour le refroidissement des gaz dans la conduite d'admission et la compression de ces gaz avant leur admission dans le bloc-moteur. Selon l'invention, il est possible, notamment lorsque le compresseur électrique est en fonctionnement, d'entraîner la pompe du dispositif d'injection de liquide de refroidissement et de réaliser une injection de liquide de refroidissement, afin de refroidir la température des gaz d'admission et d'augmenter la densité de ceux-ci. It is understood that in arrangements in which the compressor wheel and / or the pump of the injection device is rigidly mounted on the output shaft of the electric machine, without an intermediate clutch, the first control command lCi and / or the second control command IC2 may consist of an activation command identical to that described above with the opening and closing phases of the clutches that are deleted. Moreover, in each case where the pump rotates, the second control command IC2 may be associated with an activation command of the pressure regulating valve controlling the circulation of the coolant between the pump and the storage tank or between the pump and the injection nozzle, since the valve is controllable and not purely massive. It will be understood from the foregoing that the feed system according to the invention is advantageous in that it comprises a coolant injection device associated with an electric supercharger, in order to combine the projection of liquid for cooling the gases in the intake pipe and the compression of these gases before their admission into the engine block. According to the invention, it is possible, especially when the electric compressor is in operation, to drive the pump of the coolant injection device and to perform an injection of coolant, to cool the temperature of the inlet gas and increase the density thereof.
Cet avantage est d'autant plus intéressant dans les agencements dans lesquels des composants du dispositif d'injection de liquide de refroidissement et du compresseur électrique de suralimentation sont entraînés par un actionneur commun. Toutefois, comme cela a pu être précédemment décrit, il convient de noter que la présente invention couvre également des agencements sans connexion mécanique entre la machine électrique du compresseur de suralimentation et la pompe, qui est alors entraînée par un actionneur distinct, dès lors que le dispositif d'injection de liquide de refroidissement est piloté en fonction du pilotage du compresseur électrique. This advantage is all the more interesting in arrangements in which components of the coolant injection device and the electric supercharger are driven by a common actuator. However, as has been previously described, it should be noted that the present invention also covers arrangements without mechanical connection between the electric machine of the supercharger and the pump, which is then driven by a separate actuator, since the coolant injection device is controlled according to the control of the electric compressor.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au système d'alimentation sans sortir du contexte de l'invention, étant entendu que l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et qu'elle s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens, dès lors qu'un système d'alimentation d'un moteur à combustion interne comporte un compresseur électrique de suralimentation agencé sur une conduite d'admission de gaz et un dispositif d'injection d'un liquide de refroidissement des gaz d'admission associé à ce compresseur électrique. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the power system without departing from the context of the invention, it being understood that the invention can not be limited to the embodiment specifically described in this document, and that it extends in particular to all equivalent means and to any technically operating combination of these means, since a fuel system of an internal combustion engine comprises an electric supercharger arranged on an intake pipe of gas and a device for injecting an intake gas coolant associated with this electric compressor.

Claims

REVENDICATIONS
Système d'alimentation d'un moteur à combustion interne (l) comprenant au moins une conduite d'admission (4) de gaz dans le moteur à combustion interne et un compresseur électrique de suralimentation (12) agencé sur cette conduite d'admission de gaz et configuré pour élever la pression des gaz d'admission, ledit système comportant en outre un dispositif d'injection (14) d'un liquide de refroidissement des gaz d'admission associé audit compresseur électrique (12). A fuel system of an internal combustion engine (1) comprising at least one gas intake pipe (4) in the internal combustion engine and an electric supercharger (12) arranged on said intake pipe of gas and configured to raise the intake gas pressure, said system further comprising an injection gas coolant (14) associated with said electric compressor (12).
Système d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'injection (14) comporte au moins une pompe (24) et dans lequel le compresseur électrique de suralimentation (12) comporte au moins une machine électrique (16) configurée pour entraîner en rotation une roue (18) de compresseur agencée dans la conduite d'admission (4), la pompe étant configurée pour être entraînée mécaniquement par la machine électrique. Supply system according to claim 1, wherein the injection device (14) comprises at least one pump (24) and wherein the electric supercharger (12) comprises at least one electric machine (16) configured to drive in rotation a compressor wheel (18) arranged in the intake duct (4), the pump being configured to be driven mechanically by the electric machine.
Système d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe (24) est une pompe volumétrique réversible. Feeding system according to claim 2, characterized in that the pump (24) is a reversible displacement pump.
Système d'alimentation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (14) comporte, outre la pompe (24), un réservoir de stockage (26) de liquide de refroidissement, une buse d'injection (28) débouchant sur la conduite d'admission (4) pour former une zone d'injection du liquide de refroidissement, et un circuit d'injection (30) susceptible de transporter le liquide de refroidissement depuis le réservoir de stockage jusqu'à la buse d'injection, via la pompe. Supply system according to Claim 2 or 3, characterized in that the injection device (14) comprises, in addition to the pump (24), a storage tank (26) for cooling liquid, an injection nozzle ( 28) opening on the intake pipe (4) to form a coolant injection zone, and an injection circuit (30) capable of transporting the coolant from the storage tank to the nozzle injection, via the pump.
Système d'alimentation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (14) comporte au moins une soupape de régulation de pression (32) agencée sur le circuit d'injection (30). Supply system according to claim 4, characterized in that the injection device (14) comprises at least one pressure regulating valve (32) arranged on the injection circuit (30).
Système d'alimentation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la zone d'injection du dispositif d'injection (14) est déportée par rapport au compresseur électrique de suralimentation (12). Fuel system according to claim 4 or 5, characterized in that the injection zone of the injection device (14) is offset relative to the electric supercharger (12).
Système d'alimentation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que d'injection est intégrée dans le compresseur électrique de suralimentation (12). Fuel system according to claim 4 or 5, characterized in that injection is integrated in the electric supercharger (12).
8. Système d'alimentation selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les liaisons entre la machine électrique (l6), la pompe (24) et la roue (18) du compresseur électrique sont des liaisons rigides. 8. Fuel system according to one of claims 2 to 7, characterized in that the connections between the electric machine (16), the pump (24) and the wheel (18) of the electric compressor are rigid connections.
9. Système d'alimentation selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des liaisons entre la machine électrique (16), la pompe (24) et la roue (18) du compresseur électrique comporte un embrayage (40, 46, 48). 9. Fuel system according to one of claims 2 to 7, characterized in that at least one of the connections between the electric machine (16), the pump (24) and the wheel (18) of the electric compressor comprises a clutch (40, 46, 48).
10. Système d'alimentation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la machine électrique (16) est liée à la pompe (24) par un premier embrayage (46) et à la roue (18) du compresseur par un deuxième embrayage (48).  10. Fuel system according to the preceding claim, characterized in that the electric machine (16) is connected to the pump (24) by a first clutch (46) and the wheel (18) of the compressor by a second clutch ( 48).
11. Système d'alimentation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un turbocompresseur (7) agencé entre une conduite d'échappement (6) des gaz du moteur à combustion interne (l) et la conduite d'admission (4) des gaz de ce moteur. 11. Fuel system according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a turbocharger (7) arranged between an exhaust pipe (6) of the internal combustion engine gas (1) and the fuel pipe. admission (4) of the gases of this engine.
12. Système d'alimentation selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que la buse d'injection (28) est disposée en amont du compresseur électrique de suralimentation (12), entre le compresseur électrique de suralimentation et le turbocompresseur (7). 12. Fuel system according to the preceding claim, in combination with claim 4, characterized in that the injection nozzle (28) is disposed upstream of the electric supercharger (12), between the electric supercharger and the supercharger. the turbocharger (7).
13- Procédé de pilotage de l'alimentation d'un moteur à combustion interne d'un véhicule au cours duquel on génère une première instruction de commande (lCi) d'un compresseur électrique de suralimentation (12) et une deuxième instruction de commande (IC2) d'un dispositif d'injection (14) d'un liquide de refroidissement dans la conduite d'admission (4) du moteur à combustion interne (l), une pompe (24) du dispositif d'injection étant montée rigidement sur un arbre d'entraînement de la machine électrique (16) faisant tourner par ailleurs la roue (18) du compresseur électrique, la première instruction de commande (lCi) consistant en une commande d'activation de la machine électrique (16) et la deuxième instruction de commande (IC2) consistant en une commande d'activation d'une soupape de régulation de pression (32) pilotant la circulation du liquide de refroidissement entre la pompe et un réservoir de stockage (26) ou entre la pompe et une buse d'injection (28).  13- A method for controlling the supply of an internal combustion engine of a vehicle during which a first control command (lCi) of an electric supercharging compressor (12) and a second control command ( IC2) of a device (14) for injecting a cooling liquid into the intake pipe (4) of the internal combustion engine (1), a pump (24) of the injection device being mounted rigidly on a drive shaft of the electric machine (16) further rotating the wheel (18) of the electric compressor, the first control command (1Ci) consisting of an activation command of the electric machine (16) and the second control command (IC2) consisting of an activation command of a pressure regulating valve (32) controlling the circulation of coolant between the pump and a storage tank (26) or between the pump and a nozzle injection (28).
14- Procédé de pilotage de l'alimentation d'un moteur à combustion interne d'un véhicule au cours duquel on génère une première instruction de commande (lCi) d'un compresseur électrique de suralimentation (l2) et une deuxième instruction de commande (IC2) d'un dispositif d'injection (14) d'un liquide de refroidissement dans la conduite d'admission (4) du moteur à combustion interne, chaque instruction de commande (lCi, IC2) consistant en une commande d'activation d'une même machine électrique (16) et au moins une instruction de commande consistant en outre en une commande d'activation d'un embrayage (40, 46, 48) agencé entre ladite machine électrique et un composant spécifique du compresseur électrique de suralimentation ou du dispositif d'injection de liquide de refroidissement. 14- A method for controlling the supply of an internal combustion engine of a vehicle during which a first control instruction (lCi) of a electric supercharger (12) and a second control command (IC2) of an injection device (14) for a coolant in the intake pipe (4) of the internal combustion engine, each control (IC1, IC2) consisting of an activation command of the same electrical machine (16) and at least one control command further comprising an activation control of a clutch (40, 46, 48) arranged between said electric machine and a specific component of the electric supercharger or the coolant injection device.
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