FR2880074A1 - COOLING AND HEATING OF THE INTAKE AIR OF AN ENGINE - Google Patents

COOLING AND HEATING OF THE INTAKE AIR OF AN ENGINE Download PDF

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Philippe Recouvreur
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Abstract

L'invention concerne un moteur comprenant un système d'admission d'air (2) relié à au moins une chambre de combustion (3), le moteur comprenant des moyens (20) aptes à réguler la température de l'air d'admission (7) en entrée de la chambre de combustion (3) en augmentant ou en diminuant la température de l'air d'admission (7), ces moyens (20) comprennent une cellule à effet Peltier (21).The invention relates to an engine comprising an air intake system (2) connected to at least one combustion chamber (3), the engine comprising means (20) able to regulate the temperature of the intake air (7) at the inlet of the combustion chamber (3) by increasing or decreasing the temperature of the intake air (7), these means (20) comprise a Peltier effect cell (21).

Description

REFROIDISSEMENT ET RECHAUFFAGE DE L'AIR D'ADMISSION D'UN MOTEURCOOLING AND HEATING OF THE INTAKE AIR OF AN ENGINE

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne tels que 5 les moteurs Diesel ou les moteurs à allumage commandé.  The present invention relates to internal combustion engines such as diesel engines or spark ignition engines.

Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un moteur, et à un système de mise en oeuvre associé.  More particularly, the present invention relates to a method of controlling an engine, and to an associated implementation system.

Comme cela est connu en soi, la température de l'air d'admission dans un moteur à combustion interne est un paramètre important dans la mise au io point du moteur: lors du démarrage à froid du moteur, en augmentant la température de l'air d'admission, il est possible de réduire sensiblement les émissions de polluants tels que les oxydes d'azote (Nox), en régime stabilisé, en réduisant la température de l'air d'admission, 15 il est possible d'augmenter les performances du moteur (par augmentation de la masse volumique).  As is known per se, the temperature of the intake air in an internal combustion engine is an important parameter in the development of the engine: at the cold start of the engine, by increasing the temperature of the engine. air intake, it is possible to significantly reduce the emissions of pollutants such as nitrogen oxides (NOx), steady state, reducing the temperature of the intake air, 15 it is possible to increase the engine performance (by increasing the density).

On comprend alors l'intérêt de pouvoir contrôler à souhait la température de l'air d'admission dans un moteur à combustion interne.  We then understand the interest of being able to control the desired temperature of the intake air in an internal combustion engine.

Il a déjà été proposé, pour les problèmes de démarrage à froid, un système permettant un réchauffement de l'air d'admission. Ce système utilise une grille électrique chauffante pour augmenter la température de l'air d'admission. Ce système va maintenant être présenté en référence aux figures 1 et 2.  It has already been proposed, for cold start problems, a system for heating the intake air. This system uses an electric heating grate to increase the temperature of the intake air. This system will now be presented with reference to FIGS. 1 and 2.

La figure 1 est un schéma de principe d'un moteur à combustion interne 1 comprenant un système d'admission d'air 2 relié à une chambre de combustion 3, elle-même reliée à un système d'échappement 4. Le système d'admission 2 comprend une grille électrique chauffante 5 également illustrée en vue de face à la figure 2.  FIG. 1 is a block diagram of an internal combustion engine 1 comprising an air intake system 2 connected to a combustion chamber 3, itself connected to an exhaust system 4. intake 2 comprises an electric heating grid 5 also illustrated in front view of FIG.

La grille électrique chauffante 5 utilise le principe de l'effet Joule. Cette grille électrique chauffante 5 comprend des filaments de chauffage 6 dans lesquels circule un courant de chauffage. Les filaments de chauffage 6 permettent de chauffer l'air d'admission 7 lors du démarrage à froid du moteur 1. Un système de commande (non représenté) permet d'augmenter la température des filaments de chauffage 6 de la grille électrique chauffante 5 en augmentant l'intensité du courant de chauffage qui traverse les filaments de chauffage 6.  The electric heating grid 5 uses the principle of the Joule effect. This electric heating grid 5 comprises heating filaments 6 in which circulates a heating current. The heating filaments 6 make it possible to heat the intake air 7 during the cold start of the engine 1. A control system (not shown) makes it possible to increase the temperature of the heating filaments 6 of the electric heating grate 5 by increasing the intensity of the heating current flowing through the heating filaments 6.

Cependant, ce système présente les inconvénients suivant: io ce système ne permet pas de refroidir l'air d'admission lorsque le moteur est en régime stabilisé, ce système crée des pertes de charges au passage des grilles de chauffage lorsque le moteur est en régime stabilisé ; ces pertes de charge pénalisent les performances du moteur sur les hauts régimes, ce système induit une dépense électrique importante car le dégagement de chaleur par effet joule ne présente pas de rendements optimaux.  However, this system has the following drawbacks: io this system does not allow to cool the intake air when the engine is steady, this system creates pressure drops when passing the heating grids when the engine is revving stabilized; these pressure losses penalize the performance of the engine at high speeds, this system induces a significant electrical expense because the release of heat by Joule effect does not present optimal yields.

II a déjà été proposé, pour les problèmes de performance du moteur en régime stabilisé, un système permettant un refroidissement de l'air d'admission. Ce système utilise un échangeur thermique pour diminuer la température de l'air d'admission. Ce système va maintenant être présenté en référence à la figure 3.  It has already been proposed, for engine performance problems in steady state, a system for cooling the intake air. This system uses a heat exchanger to decrease the temperature of the intake air. This system will now be presented with reference to FIG.

La figure 3 est un schéma de principe d'un moteur à combustion interne comprenant un système d'admission 2 relié aux entrées de chambres de combustion 3, les sorties de ces chambres de combustion 3 étant reliées à l'entrée d'un système d'échappement 4.  FIG. 3 is a block diagram of an internal combustion engine comprising an intake system 2 connected to the combustion chamber inlets 3, the outlets of these combustion chambers 3 being connected to the inlet of a combustion chamber system. exhaust 4.

Le système d'admission 2 comprend un compresseur 8 relié à l'entrée d'un échangeur thermique 9. Au passage du compresseur 8, la température de l'air d'admission est considérablement accrue, et c'est l'échangeur thermique 9 qui va permettre de diminuer la température de l'air d'admission qui sort du compresseur 8. Le système d'échappement 4 comprend une turbine 10. Cette turbine 10 utilise la détente du gaz à haute pression issu des chambres de combustion 3 du moteur pour produire de l'énergie mécanique.  The intake system 2 comprises a compressor 8 connected to the inlet of a heat exchanger 9. At the passage of the compressor 8, the temperature of the intake air is considerably increased, and it is the heat exchanger 9 which will allow to reduce the temperature of the intake air leaving the compressor 8. The exhaust system 4 comprises a turbine 10. This turbine 10 uses the expansion of the high pressure gas from the combustion chambers 3 of the engine to produce mechanical energy.

Cependant, ce système présente les inconvénients suivant: ce système ne permet pas d'augmenter la température de l'air d'admission 7 lors du démarrage à froid du moteur, en régime stabilisé, l'efficacité de l'échangeur thermique 9 dépend essentiellement de la vitesse du véhicule, l'échangeur thermique 9 est très éloigné des chambres de combustion 3 io du moteur: il est donc très difficile de contrôler les échanges thermiques de l'air d'admission 7 entre la sortie de l'échangeur thermique 9 et l'entrée des chambres de combustion 3 du moteur.  However, this system has the following drawbacks: this system does not make it possible to increase the temperature of the intake air 7 during the cold start of the engine, in steady state, the efficiency of the heat exchanger 9 depends essentially of the vehicle speed, the heat exchanger 9 is very far from the combustion chambers 3 of the engine: it is therefore very difficult to control the heat exchange of the intake air 7 between the outlet of the heat exchanger 9 and the inlet of the combustion chambers 3 of the engine.

Un but de la présente invention est de proposer un système qui permet de pallier au moins l'un des inconvénients des systèmes précités.  An object of the present invention is to provide a system that overcomes at least one of the disadvantages of the aforementioned systems.

Plus particulièrement, un but de la présente invention est d'optimiser la combustion des gaz dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne.  More particularly, an object of the present invention is to optimize the combustion of gases in the combustion chambers of an internal combustion engine.

A cet effet on prévoit selon l'invention un moteur comprenant un système d'admission d'air relié à une chambre de combustion, le moteur comprenant en outre des moyens aptes à réguler la température de l'air d'admission en entrée de la chambre de combustion en augmentant ou en diminuant la température de l'air d'admission.  For this purpose there is provided according to the invention an engine comprising an air intake system connected to a combustion chamber, the engine further comprising means adapted to regulate the temperature of the inlet air inlet of the combustion chamber by increasing or decreasing the temperature of the intake air.

Les moyens aptes à réguler la température de l'air d'admission en entrée de la chambre de combustion permettent de contrôler: l'augmentation de la température de l'air d'admission, pour réduire sensiblement les émissions de polluants (Nox,...) lors du démarrage à froid du moteur, la diminution de la température de l'air d'admission en régime stabilisé (Pleine Charge), pour augmenter la quantité (massique) d'air admise dans la chambre de combustion (en effet, l'air chaud est moins dense que l'air froid; en diminuant la température de l'air à l'entrée de la chambre de combustion, on peut donc introduire une quantité massique d'air plus importante) et ainsi améliorer les performances moteur.  The means capable of regulating the temperature of the intake air at the inlet of the combustion chamber make it possible to control: the increase in the temperature of the intake air, to substantially reduce the emissions of pollutants (Nox ,. ..) during the cold start of the engine, the decrease of the intake air temperature in steady state (Full Load), to increase the quantity (mass) of air admitted into the combustion chamber (indeed , hot air is less dense than cold air, decreasing the temperature of the air at the entrance of the combustion chamber, we can introduce a greater amount of air mass) and thus improve performance engine.

Des aspects préférés, mais non limitatifs du moteur selon l'invention sont les suivants: les moyens aptes à réguler la température de l'air d'admission comportent une cellule à effet Peltier, la cellule à effet Peltier est située sensiblement à l'entrée de la chambre io de combustion, la cellule à effet Peltier est située sur un boîtier d'un volet de départ, la cellule à effet Peltier est de forme cylindrique, et comprend une couche cylindrique interne et une couche cylindrique externe, les couches cylindriques interne et externe étant thermiquement conductrices, et la couche cylindrique interne comprenant des ailettes, la cellule à effet Peltier est fixée à un dissipateur thermique, les moyens aptes à réguler la température de l'air d'admission comportent en outre des moyens de commandes pour commander électriquement la régulation de la température de l'air d'admission, les moyens aptes à réguler la température de l'air d'admission comportent en outre des moyens de mesure aptes à mesurer la température de l'air d'admission circulant dans le système d'admission, les moyens de commande sont aptes à commander la cellule à effet Peltier pour augmenter la température de l'air d'admission si la température de l'air d'admission mesurée par les moyens de mesure est inférieure à un premier seuil, et les moyens de commande sont aptes à commander la cellule à effet Peltier pour diminuer la température de l'air d'admission si la température de l'air d'admission mesurée par les moyens de mesure est supérieure à un deuxième seuil.  Preferred but non-limiting aspects of the engine according to the invention are the following: the means capable of regulating the temperature of the intake air comprise a Peltier effect cell, the Peltier effect cell is situated substantially at the inlet of the combustion chamber, the Peltier effect cell is located on a housing of a starting flap, the Peltier effect cell is of cylindrical shape, and comprises an inner cylindrical layer and an outer cylindrical layer, the inner cylindrical layers and external being thermally conductive, and the inner cylindrical layer comprising fins, the Peltier effect cell is attached to a heat sink, the means adapted to regulate the temperature of the intake air further comprise control means for controlling electrically regulating the temperature of the intake air, the means capable of regulating the temperature of the intake air further comprise measuring means able to measure the temperature of the intake air circulating in the intake system, the control means are able to control the Peltier effect cell to increase the temperature of the intake air if the temperature the intake air measured by the measuring means is less than a first threshold, and the control means are able to control the Peltier effect cell to reduce the temperature of the intake air if the temperature of the intake air measured by the measuring means is greater than a second threshold.

L'invention concerne également un procédé de commande d'un moteur comportant un système d'admission d'air relié à une chambre de combustion, le procédé comprenant une étape consistant à réguler la température de l'air d'admission en entrée de la chambre de combustion en augmentant ou en diminuant la température de l'air d'admission.  The invention also relates to a method of controlling an engine comprising an air intake system connected to a combustion chamber, the method comprising a step of regulating the temperature of the intake air at the inlet of the combustion chamber. combustion chamber by increasing or decreasing the temperature of the intake air.

Des aspects préférés, mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont les suivants: le procédé comprend l'étape consistant à mesurer la température de l'air d'admission circulant dans le système d'admission, io l'étape consistant à réguler la température de l'air d'admission en entrée de la chambre de combustion comprend les sous étapes consistant à : o augmenter la température de l'air d'admission si la température mesurée de l'air d'admission est inférieure à un premier seuil, o diminuer la température de l'air d'admission si la température mesurée de l'air d'admission est supérieure à un deuxième seuil.  Preferred, but not limiting, aspects of the process according to the invention are as follows: the method comprises the step of measuring the temperature of the intake air circulating in the intake system, the step of regulating the inlet air temperature at the inlet of the combustion chamber comprises the sub-steps of: o increasing the temperature of the intake air if the measured temperature of the intake air is less than a first threshold, o decrease the temperature of the intake air if the measured temperature of the intake air is greater than a second threshold.

L'invention concerne également un véhicule automobile, le véhicule 20 automobile comprenant un moteur tel que décrit précédemment.  The invention also relates to a motor vehicle, the motor vehicle comprising a motor as described above.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un premier schéma de principe d'un premier moteur à combustion interne de l'art antérieur, la figure 2 est une vue de face d'une grille chauffante, la figure 3 est un schéma de principe d'un deuxième moteur à combustion de l'art antérieur, la figure 4 est un schéma de principe d'un moteur à combustion interne de la présente invention, la figure 5 illustre une vue de face d'une cellule à effet Peltier, la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un système d'admission d'air comprenant une cellule à effet Peltier, la figure 7 est un schéma de principe d'un boîtier de volet de départ (également connu sous le nom de boîtier papillon) comprenant une cellule à effet Peltier.  Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting and should be read with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a first schematic diagram of a first internal combustion engine of the prior art, Figure 2 is a front view of a heating grate, Figure 3 is a block diagram of a second combustion engine of the prior art, Figure 4 is a schematic diagram of an internal combustion engine of the present invention, FIG. 5 illustrates a front view of a Peltier effect cell, FIG. 6 is a cross-sectional view of an intake system of FIG. air comprising a Peltier cell, Fig. 7 is a schematic block diagram of a starting flap housing (also known as a butterfly housing) comprising a Peltier effect cell.

En référence à la figure 4 un moteur à combustion interne est illustré. Ce io moteur à combustion interne comprend au moins une chambre de combustion 3, un système d'échappement d'air 4 et un système d'admission d'air 2.  Referring to Figure 4 an internal combustion engine is illustrated. This internal combustion engine comprises at least one combustion chamber 3, an air exhaust system 4 and an air intake system 2.

La chambre de combustion 3 est située en amont du système d'échappement 4, et en aval du système d'admission d'air 2 dans lequel circule de l'air d'admission 7. La chambre de combustion 3 est un logement dans is lequel ont lieu l'allumage et la combustion d'un mélange comprenant du carburant et l'air d'admission 7 issu du système d'admission 2.  The combustion chamber 3 is located upstream of the exhaust system 4, and downstream of the air intake system 2 in which intake air circulates 7. The combustion chamber 3 is a housing in is which is the ignition and combustion of a mixture comprising fuel and the intake air 7 from the intake system 2.

Le système d'échappement 4 permet d'évacuer le mélange brûlé de la chambre de combustion 3.  The exhaust system 4 makes it possible to evacuate the burnt mixture from the combustion chamber 3.

Le système d'admission d'air 2 permet l'alimentation de la chambre de combustion 3 en air 7. Cet air d'admission 7 est nécessaire à la combustion du carburant. Le système d'admission d'air 2 comprend un système de régulation 20 permettant de réguler la température de l'air d'admission 7.  The air intake system 2 allows the combustion chamber 3 to be supplied with air 7. This intake air 7 is necessary for the combustion of the fuel. The air intake system 2 comprises a regulation system 20 for regulating the temperature of the intake air 7.

Le système de régulation 20 comprend par exemple une cellule à effet Peltier 21, des moyens de mesure 22 de la température de l'air d'admission, et 25 des moyens de commande 23.  The control system 20 comprises for example a Peltier effect cell 21, means 22 for measuring the temperature of the intake air, and control means 23.

La cellule à effet Peltier 21 permet d'augmenter ou de diminuer la température de l'air d'admission 7 en entrée de la chambre d'admission 3. Les cellules à effet Peltier sont généralement utilisées pour diminuer la température de composants électroniques. Les inventeurs ont découvert qu'il est possible d'utiliser ces cellules à effet Peltier pour diminuer, mais également pour augmenter la température de l'air d'admission dans un moteur.  The Peltier effect cell 21 makes it possible to increase or decrease the temperature of the intake air 7 at the inlet of the intake chamber 3. The Peltier effect cells are generally used to reduce the temperature of electronic components. The inventors have discovered that it is possible to use these Peltier effect cells to decrease, but also to increase the temperature of the intake air in an engine.

Les moyens de mesure 22 permettent de mesurer la température de l'air d'admission 7 circulant dans le système d'admission 2. Ces moyens de mesure 22 sont n'importe quel capteur de température connu de l'homme de l'art.  The measuring means 22 make it possible to measure the temperature of the intake air 7 flowing in the intake system 2. These measuring means 22 are any temperature sensor known to those skilled in the art.

Les moyens de commande 23 permettent de commander électriquement la cellule à effet Peltier 21 en fonction de la température mesurée de l'air d'admission 7. Les moyens de commande comprennent par exemple un/des processeur(s), un/des microcontrôleur(s), un/des micro- ordinateur(s), un/des io automate(s) programmable(s), un/des circuit(s) intégré(s) spécifique(s) d'application, ou d'autres circuits programmables connus de l'homme de l'art. Les moyens de commande reçoivent en entrée la température mesurée par les moyens de mesure, et émettent en sortie une commande électrique qui est reçue par la cellule à effet Peltier 21.  The control means 23 make it possible to electrically control the Peltier effect cell 21 as a function of the measured temperature of the intake air 7. The control means comprise, for example, a processor (s), a microcontroller (s) ( s), a microcomputer (s), programmable logic controller (s), specific integrated circuit (s), or other circuits programmable ones known to those skilled in the art. The control means receive as input the temperature measured by the measuring means, and output an electrical command which is received by the Peltier effect cell 21.

Le principe de fonctionnement du système de régulation 20 sera expliqué plus en détail après une description de la cellule à effet Peltier 21.  The operating principle of the control system 20 will be explained in more detail after a description of the Peltier effect cell 21.

Comme illustré à la figure 5 en vue en coupe, la cellule à effet Peltier 21 est de forme cylindrique. Cette cellule à effet Peltier 21 comprend une couche cylindrique interne 213 et une couche cylindrique externe 212 entre lesquelles se trouvent un assemblage d'éléments semi- conducteurs 211. Les couches cylindriques interne et externe 212, 213 sont thermiquement conductrices. La couche cylindrique interne 213 est en contact avec l'air d'admission 7 circulant dans le système d'admission 2. Cette couche cylindrique interne 213 comporte des ailettes 214 afin de faciliter les échanges thermiques entre la couche cylindrique interne 213 et l'air d'admission 7 circulant dans le système d'admission 2. La couche cylindrique externe 212 est en contact avec l'extérieur du système d'admission 2.  As illustrated in Figure 5 in sectional view, the Peltier effect cell 21 is cylindrical. This Peltier effect cell 21 comprises an inner cylindrical layer 213 and an outer cylindrical layer 212 between which are an assembly of semiconductor elements 211. The inner and outer cylindrical layers 212, 213 are thermally conductive. The inner cylindrical layer 213 is in contact with the intake air 7 flowing in the intake system 2. This inner cylindrical layer 213 comprises fins 214 in order to facilitate the heat exchange between the inner cylindrical layer 213 and the air intake 7 circulating in the intake system 2. The outer cylindrical layer 212 is in contact with the outside of the intake system 2.

Si on fait passer un courant électrique continu dans la cellule à effet Peltier 21, il apparaît un face froide qui absorbe de la chaleur, et une face chaude qui dégage de la chaleur. Une des propriétés des cellules à effet Peltier 21 est qu'il suffit d'inverser le sens du courant d'alimentation pour inverser la face froide et la face chaude.  If a continuous electric current is passed through the Peltier 21 cell, a cold side appears, which absorbs heat, and a hot side which gives off heat. One of the properties of Peltier effect cells 21 is that it is sufficient to reverse the direction of the feed stream to reverse the cold face and the hot face.

Par exemple si la cellule à effet Peltier 21 est traversée par un courant d'intensité +1 , la couche cylindrique interne 213 absorbe de la chaleur (face froide), et la couche cylindrique externe 212 dégage de la chaleur (face chaude) : la cellule à effet Peltier 21 est alors utilisée en temps que refroidisseur d'air d'admission 7.  For example, if the Peltier effect cell 21 is traversed by a current of intensity +1, the inner cylindrical layer 213 absorbs heat (cold side), and the outer cylindrical layer 212 emits heat (hot side): the Peltier effect cell 21 is then used as intake air cooler 7.

La couche cylindrique interne 213 absorbe la chaleur de l'air d'admission io 7: l'air d'admission 7 est refroidi. Cette chaleur est transmise à la couche cylindrique externe 212 qui dégage de la chaleur à l'extérieur du système d'admission 2.  The inner cylindrical layer 213 absorbs the heat of the intake air 7: the intake air 7 is cooled. This heat is transmitted to the outer cylindrical layer 212 which releases heat outside the intake system 2.

Si on inverse le sens du courant qui traverse la cellule à effet Peltier 21, c'est-à-dire si la cellule à effet Peltier 21 est traversée par un courant d'intensité -I , la couche cylindrique interne 213 dégage de la chaleur (face chaude), et la couche cylindrique externe 212 absorbe de la chaleur (face froide) : la cellule à effet Peltier est alors utilisée en temps que réchauffeur d'air d'admission 7.  If we reverse the direction of the current flowing through the Peltier effect cell 21, that is to say if the Peltier effect cell 21 is traversed by a current of intensity -I, the internal cylindrical layer 213 emits heat. (hot face), and the outer cylindrical layer 212 absorbs heat (cold side): the Peltier effect cell is then used as intake air heater 7.

La couche cylindrique externe absorbe de la chaleur à l'extérieur du système d'admission 2. Cette chaleur est transmise à la couche cylindrique interne 213 qui dégage de la chaleur vers l'intérieur du système d'admission 2: l'air d'admission 7 est réchauffé.  The outer cylindrical layer absorbs heat outside the intake system 2. This heat is transmitted to the inner cylindrical layer 213 which releases heat towards the interior of the intake system 2: the air of admission 7 is warmed up.

Une cellule à effet Peltier peut donc être utilisée soit pour refroidir soit pour réchauffer l'air d'admission. Ceci permet de réaliser des applications 25 mixtes.  A Peltier effect cell can be used either to cool or to heat the intake air. This allows for mixed applications.

Le principe de fonctionnement du système de régulation illustré à la figure 4 va maintenant être décrit plus en détail.  The operating principle of the control system illustrated in Figure 4 will now be described in more detail.

L'air d'admission circulant dans le système d'admission d'air 2 est mesuré par les moyens de mesure de température. Les moyens de mesure envoient aux moyens de commande un signal représentant la valeur mesurée de la température de l'air d'admission. Les moyens de commande comparent cette température mesurée à une premier seuil (stockée dans des moyens mémoire).  The intake air flowing in the air intake system 2 is measured by the temperature measuring means. The measuring means send to the control means a signal representing the measured value of the temperature of the intake air. The control means compare this measured temperature to a first threshold (stored in memory means).

Si la température mesurée est inférieure au premier seuil, alors le moteur est en régime de démarrage (démarrage à froid). Dans ce cas, les moyens de commande envoient à la cellule à effet Peltier une commande électrique correspondant à une commande de chauffage de l'air d'admission circulant dans le système d'admission. La cellule de Peltier est alimentée avec un io courant d'intensité -1 . La couche cylindrique externe 212 absorbe de la chaleur à l'extérieur du système d'admission 2. Cette chaleur est transmise à la couche cylindrique interne 213 qui dégage de la chaleur vers l'intérieur du système d'admission 2: l'air d'admission 7 est réchauffé. La cellule à effet Peltier est alors utilisée en tant que réchauffeur d'air d'admission 7. Dans ces is conditions de fonctionnement on bénéficie de l'effet Peltier (de chauffage) mais également de l'effet Joule. En cumulant les deux effets, le rendement électrique s'améliore nettement (par rapport à la proposition de chauffage par grille chauffante). L'augmentation de la température de l'air d'admission 7 permet d'atteindre la température de mise en action du catalyseur plus rapidement avec réduction des oxydes d'azote (Nox) dès le démarrage.  If the measured temperature is lower than the first threshold, then the engine is in starting mode (cold start). In this case, the control means send to the Peltier effect cell an electrical command corresponding to a heating control of the intake air circulating in the intake system. The Peltier cell is fed with a current of intensity -1. The outer cylindrical layer 212 absorbs heat outside the intake system 2. This heat is transmitted to the inner cylindrical layer 213 which releases heat to the interior of the intake system 2. admission 7 is reheated. The Peltier effect cell is then used as an intake air heater 7. In these operating conditions, the Peltier effect (heating effect) is also used, as well as the Joule effect. By combining the two effects, the electrical efficiency improves significantly (compared to the heating grid heating proposal). Increasing the temperature of the intake air 7 makes it possible to reach the catalyst activation temperature more rapidly with reduction of the nitrogen oxides (NOx) from the start.

Si la température mesurée est supérieure au premier seuil, alors le moteur est en régime stabilisé, et les moyens de commande comparent la température mesurée à un deuxième seuil supérieur au premier seuil.  If the measured temperature is greater than the first threshold, then the engine is in steady state, and the control means compare the measured temperature to a second threshold greater than the first threshold.

Si la température mesurée est inférieure au deuxième seuil, la cellule à effet Peltier n'est pas alimentée, ce qui permet d'améliorer le rendement électrique.  If the measured temperature is lower than the second threshold, the Peltier effect cell is not powered, which improves the electrical efficiency.

Si la température mesurée est supérieure au deuxième seuil, l'air d'admission nécessite d'être refroidi pour améliorer les performances moteur. Dans ce cas, les moyens de commande envoient à la cellule à effet Peltier une 2880074 io commande électrique correspondant à une commande de refroidissement de l'air d'admission circulant dans le système d'admission. Le courant d'alimentation de la cellule à effet Peltier est inversé. La cellule de Peltier est alimentée avec un courant d'intensité +l . La couche cylindrique interne 213 absorbe de la chaleur à l'intérieur du système d'admission 2. Cette chaleur est transmise à la couche cylindrique externe 212 qui dégage de la chaleur vers l'extérieur du système d'admission 2: l'air d'admission 7 est refroidi. La cellule à effet Peltier est alors utilisée en tant que refroidisseur d'air d'admission 7. La cellule à effet Peltier est alimentée au maximum à 80% de sa puissance lo maximale pour éviter que l'effet Peltier (de refroidissement) soit compensé par l'effet Joule. A titre indicatif, une baisse de 3 C de la température de l'air d'admission en entrée de la chambre de combustion du moteur permet une augmentation de l'ordre de 1 point de remplissage. Cet apport d'air frais supplémentaire permet en plus une meilleure exploitation de la combustion en limitant le cliquetis (pour les moteur à essence).  If the measured temperature is above the second threshold, the intake air needs to be cooled to improve engine performance. In this case, the control means send to the Peltier effect cell an electrical control corresponding to a cooling control of the intake air circulating in the intake system. The feed current of the Peltier cell is reversed. The Peltier cell is powered with a current of intensity + l. The inner cylindrical layer 213 absorbs heat inside the intake system 2. This heat is transmitted to the outer cylindrical layer 212 which releases heat to the outside of the intake system 2. admission 7 is cooled. The Peltier effect cell is then used as an intake air cooler 7. The Peltier effect cell is fed at most 80% of its maximum power lo to prevent the Peltier effect from being compensated. by the Joule effect. As a guide, a decrease of 3 C in the intake air temperature at the inlet of the engine combustion chamber allows an increase of the order of 1 filling point. This addition of fresh air additionally allows a better exploitation of combustion by limiting the rattling (for gasoline engine).

Les cellules à effet Peltier représentent une solution intéressante aux problèmes combinés de refroidissement et réchauffement alternatifs du fait de leur faible encombrement et de leur prix. Les cellules à effet Peltier présentent également d'autres avantages. Ce sont des systèmes passifs à maintenance réduite utilisant directement le courant continu disponible. L'adaptation des cellules à effet Peltier au monde automobile permet: - de rehausser la température de l'air d'admission 7 au démarrage pour résoudre les problèmes de dépollution, de baisser la température de l'air d'admission 7 en régime stabilisé pour améliorer les performances moteur (notamment sur les bas régimes où l'on souffre souvent de problèmes de décollage).  Peltier cells represent an interesting solution to the combined problems of cooling and heating alternatives because of their small size and their price. Peltier cells also have other advantages. They are low maintenance passive systems directly using the available direct current. The adaptation of Peltier effect cells to the automotive world allows: - to raise the temperature of intake air 7 at start-up to solve the pollution control problems, to lower the temperature of intake air 7 under steady state conditions to improve engine performance (especially on low speeds where we often suffer from take-off problems).

2880074 Il Les cellules à effet Peltier qui se trouvent dans le commerce présentent une différence de température de 35 à 40 C entre la face chaude et la face froide. Ainsi lors du fonctionnement en tant que: réchauffeur, on peut travailler avec une couche cylindrique interne 213 à 40 ou 45 , refroidisseur on peut travailler avec une couche cylindrique interne 213 à 5 ou 10 C.  2880074 Il Peltier effect cells that are commercially available have a temperature difference of 35 to 40 C between the hot and cold sides. Thus, during operation as a heater, it is possible to work with an internal cylindrical layer 213 at 40 or 45, a cooler can be worked with an internal cylindrical layer 213 at 5 or 10 C.

La cellule à effet Peltier peut être localisée en différents endroits du système d'admission 2, le plus intéressant étant de la localiser au plus près de io la chambre de combustion 3 comme illustré à la figure 6, en amont des soupapes d'admission.  The Peltier effect cell may be located in different locations of the intake system 2, the most interesting being to locate it as close to the combustion chamber 3 as shown in Figure 6, upstream of the intake valves.

Pour des raisons d'encombrement, il est possible de placer la cellule à effet Peltier ailleurs, le long du système d'admission d'air 2 du moteur; par exemple, on peut placer la cellule à effet Peltier 21 dans le boîtier 30 du volet de départ 31 (ou boîtier papillon) comme illustré à la figure 7, ou dans le système aéro-variable.  For reasons of space, it is possible to place the Peltier effect cell elsewhere along the air intake system 2 of the engine; for example, one can place the Peltier effect cell 21 in the housing 30 of the flap 31 (or throttle body) as shown in Figure 7, or in the aero-variable system.

L'installation de la cellule à effet Peltier dans le système d'admission 2 nécessite un dissipateur de chaleur (non représenté).  The installation of the Peltier effect cell in the intake system 2 requires a heat sink (not shown).

Dans le cas de l'implantation de la cellule à effet Peltier à proximité de la 20 chambre de combustion, le dissipateur de chaleur peut consister en un noyau d'eau près de la face extérieure de la cellule à effet Peltier.  In the case of implantation of the Peltier cell near the combustion chamber, the heat sink may consist of a water core near the outer face of the Peltier cell.

Dans le cas d'une implantation de la cellule à effet Peltier plus éloignée (au niveau du Boîtier papillon par exemple), il est possible de coller la face chaude des CEP sur un dissipateur, comme un radiateur.  In the case of implantation of the Peltier effect cell farther away (at the throttle body for example), it is possible to stick the hot face of the CEP on a dissipator, such as a radiator.

Le système proposé ici permet de contrôler la température de l'air en entrée de la chambre de combustion. Par un système de régulation comprenant une cellule à effet Peltier, il devient possible de contrôler électriquement: l'augmentation de température, bénéfique pour réduire sensiblement les émissions de polluants (Nox,...) lors du démarrage à froid du moteur; dans ces conditions de fonctionnement on bénéficie de 2 effets conjugués (effet Peltier + Effet Joule) qui améliorent nettement le rendement électrique par rapport à la proposition de chauffage par grille chauffante, la baisse de température en régime stabilisé (Pleine Charge), bénéfique à une augmentation de la masse volumique de l'air d'admission et donc favorable à une augmentation de la quantité d'air admise dans la chambre de combustion; cette baisse de température permet ainsi une augmentation des performances moteur.  The system proposed here makes it possible to control the temperature of the air entering the combustion chamber. By a regulation system comprising a Peltier effect cell, it becomes possible to control electrically: the increase in temperature, beneficial to substantially reduce pollutant emissions (Nox, ...) during the cold start of the engine; under these operating conditions we benefit from 2 combined effects (Peltier effect + Joule effect) which significantly improve the electrical efficiency compared to the heating grid heating proposal, the temperature drop in steady state (Full Charge), beneficial to a increasing the density of the intake air and thus favorable to an increase in the amount of air admitted into the combustion chamber; this drop in temperature thus allows an increase in engine performance.

Les gains à hauts régimes moteurs sont de 8 à 10 C (soit 3 à 4 points de remplissage ou encore 4-5 % de Puissance). Pour ces forts débits, les pertes de charges engendrées par la cellule à effet Peltier restent faibles et largement compensées par les gains thermiques. Pour les régimes plus faibles, les effets attendus sont plus importants (peu de pertes de charges + effets thermiques accentués).  The gains at high engine speeds are 8 to 10 C (3 to 4 filling points or 4-5% Power). For these high flows, the pressure losses generated by the Peltier effect cell remain low and largely offset by thermal gains. For weaker regimes, the expected effects are greater (low load losses + increased thermal effects).

Cette solution sera fortement appréciée dans la politique actuelle de downsizing moteur où l'on souffre souvent d'un manque de couple à bas régime. Elle permettra également de supprimer les contraintes des architectes qui essayent au maximum d'éviter les zones chaudes dans le tracé des conduits d'admission.  This solution will be highly appreciated in the current policy of engine downsizing where one often suffers from a lack of low-end torque. It will also remove the constraints of architects who try to avoid hot areas in the layout of the intake ducts.

Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des 25 avantages décrits ici.  The reader will have understood that many modifications can be made without materially going out of the new teachings and advantages described herein.

Par exemple, le système de régulation peut comprendre plusieurs cellules à effet Peltier localisées à proximité de l'entrée de chaque chambre de combustion du moteur, ou localisées à différent endroit du système d'admission. La cellule à effet Peltier peut également avoir différentes formes (cubique, coudée, ...).  For example, the control system may include a plurality of Peltier cells located near the inlet of each combustion chamber of the engine, or located at different locations of the intake system. The Peltier cell can also have different shapes (cubic, bent, ...).

Par ailleurs, la cellule à effet Peltier peut être composée, quelque soit sa forme, d'un assemblage de plusieurs cellules à effet Peltier sensiblement 5 planes.  Moreover, the Peltier effect cell can be composed, whatever its shape, of an assembly of several substantially flat Peltier effect cells.

De plus, dans le principe de fonctionnement décrit précédemment, les moyens de commande comparaient la température mesurée de l'air d'admission à un premier et un deuxième seuil. La cellule à effet Peltier était utilisée comme réchauffeur d'air si la température mesurée était inférieure au lo premier seuil, comme refroidisseur d'air si la température mesurée était supérieure au deuxième seuil, et inactive si la température mesurée était comprise entre le premier seuil et le deuxième seuil. On pourrait imaginer que les moyens de commande ne comparent la température mesurée qu'à partir d'un seuil, la cellule de Peltier étant utilisée comme réchauffeur si la température mesurée est inférieure à ce seuil et comme refroidisseur si la température mesurée est supérieure à ce seuil.  In addition, in the operating principle described above, the control means compared the measured temperature of the intake air at a first and a second threshold. The Peltier cell was used as an air heater if the measured temperature was lower than the first threshold, as air cooler if the measured temperature was higher than the second threshold, and inactive if the measured temperature was between the first threshold. and the second threshold. One could imagine that the control means only compare the measured temperature from a threshold, the Peltier cell being used as a heater if the measured temperature is below this threshold and as a cooler if the measured temperature is greater than this. threshold.

Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée du moteur tel que défini dans les revendications jointes. r  Therefore, any modifications of this type are intended to be incorporated within the scope of the engine as defined in the appended claims. r

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Moteur comprenant un système d'admission d'air (2) relié à au moins une chambre de combustion (3), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20) aptes à réguler la température de l'air d'admission (7) en entrée de la chambre de combustion (3) en augmentant ou en diminuant la température de l'air d'admission (7).  1. Engine comprising an air intake system (2) connected to at least one combustion chamber (3), characterized in that it comprises means (20) adapted to regulate the air temperature of inlet (7) at the inlet of the combustion chamber (3) by increasing or decreasing the temperature of the intake air (7). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (20) 10 aptes à réguler la température de l'air d'admission (7) comportent une cellule à effet Peltier (21).  2. Motor according to claim 1, characterized in that the means (20) 10 adapted to regulate the temperature of the intake air (7) comprises a Peltier effect cell (21). 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cellule à effet Peltier (21) est située sensiblement à l'entrée de la chambre de combustion 15 (3).  3. Engine according to claim 2, characterized in that the Peltier effect cell (21) is situated substantially at the inlet of the combustion chamber (3). 4. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cellule à effet Peltier (21) est située sur un boîtier (30) d'un volet de départ (31).  4. Motor according to claim 2, characterized in that the Peltier effect cell (21) is located on a housing (30) of a starting flap (31). 5. Moteur selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la cellule à effet Peltier (21) est de forme cylindrique, et comprend une couche cylindrique interne (213) et une couche cylindrique externe (212), les couches cylindriques interne et externe (213, 212) étant thermiquement conductrices, et la couche cylindrique interne (213) comprenant des ailettes (214).  5. Motor according to one of claims 2, 3 or 4, characterized in that the Peltier effect cell (21) is cylindrical in shape, and comprises an inner cylindrical layer (213) and an outer cylindrical layer (212), the inner and outer cylindrical layers (213, 212) being thermally conductive, and the inner cylindrical layer (213) comprising fins (214). 6. Moteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cellule à effet Peltier (21) est fixée à un dissipateur thermique.  6. Motor according to one of claims 2 to 5, characterized in that the Peltier effect cell (21) is attached to a heat sink. 7. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (20) aptes à réguler la température de l'air d'admission (7) comportent en outre des moyens de commandes (23) pour commander électriquement la régulation de la température de l'air d'admission (7).  7. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the means (20) adapted to regulate the temperature of the intake air (7) further comprises control means (23) for electrically controlling the control the temperature of the intake air (7). 8. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (20) aptes à réguler la température de l'air d'admission (7) comportent en outre des moyens de mesure (22) aptes à mesurer la température de l'air d'admission (7) circulant dans le système d'admission Io (2).  8. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the means (20) adapted to regulate the temperature of the intake air (7) further comprise measuring means (22) able to measure the temperature. intake air (7) circulating in the intake system Io (2). 9. Procédé de commande d'un moteur comportant un système d'admission d'air (2) relié à au moins une chambre de combustion (3), caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à réguler la température de l'air d'admission (7) en entrée de la chambre de combustion (3) en augmentant ou en diminuant la température de l'air d'admission (7).  9. A method of controlling an engine comprising an air intake system (2) connected to at least one combustion chamber (3), characterized in that it comprises a step of regulating the temperature of the inlet air (7) at the inlet of the combustion chamber (3) by increasing or decreasing the temperature of the intake air (7). 10. Procédé de commande d'un moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à mesurer la température de 20 l'air d'admission circulant dans le système d'admission (2).  10. A method of controlling an engine according to claim 9, characterized in that it further comprises the step of measuring the temperature of the intake air flowing in the intake system (2). 11. Procédé de commande d'un moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape consistant à réguler la température de l'air d'admission (7) en entrée de la chambre de combustion (3) comprend les sous étapes consistant à : augmenter la température de l'air d'admission si la température mesurée de l'air d'admission est inférieure à un premier seuil, diminuer la température de l'air d'admission si la température mesurée de l'air d'admission est supérieure à un deuxième seuil.  11. A method of controlling an engine according to claim 9, characterized in that the step of regulating the temperature of the intake air (7) at the inlet of the combustion chamber (3) comprises the sub-steps. consisting of: increasing the temperature of the intake air if the measured temperature of the intake air is lower than a first threshold, decreasing the temperature of the intake air if the measured air temperature d admission is greater than a second threshold.
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