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WO2013190204A1 - Moteur hybride thermique/pneumatique - Google Patents

Moteur hybride thermique/pneumatique Download PDF

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Publication number
WO2013190204A1
WO2013190204A1 PCT/FR2013/051278 FR2013051278W WO2013190204A1 WO 2013190204 A1 WO2013190204 A1 WO 2013190204A1 FR 2013051278 W FR2013051278 W FR 2013051278W WO 2013190204 A1 WO2013190204 A1 WO 2013190204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mode
cylinder
pneumatic
cylinders
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2013/051278
Other languages
English (en)
Inventor
Gérald PETERS
Damiano Di-Penta
Yoann LEFEVRE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Priority to CN201380038961.5A priority Critical patent/CN104487671A/zh
Publication of WO2013190204A1 publication Critical patent/WO2013190204A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • 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
    • F02B21/00—Engines characterised by air-storage chambers
    • 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
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • B60K2006/123—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator for driving pneumatic motors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid thermal / pneumatic engine.
  • a first pneumatic mode called pump or generator
  • air is admitted into the cylinders to be compressed and then stored in a compressed air tank dedicated to this function.
  • a second pneumatic mode called engine or consumer
  • Such a mode may be called a serial hybrid.
  • US Patent 7231998 B1 discloses such a system according to the prior art.
  • a major disadvantage of this system is that the heat engine can not be used simultaneously to drive the transmission shaft and to pump air to the tank. Consequently, it does not make it possible to optimize the operating point of the heat engine, that is to say to increase its torque at constant speed and constant vehicle speed, in order to maintain this engine in its driving conditions. optimum efficiency, the surplus of torque
  • 15 can be used to pump air to the reservoir.
  • Pneumatic, pneumatic pump or pneumatic motor Such a mode can be named parallel hybrid.
  • the subject of the invention is a hybrid thermal / pneumatic engine comprising a plurality of cylinders each comprising a rod synchronized by a common crankshaft and a unit of
  • control unit being configured not to inject fuel into said fuel intake circuit when the cylinder operates in pneumatic mode, characterized in that an exhaust circuit associated with a cylinder adapted to operate in pneumatic mode comprises closing means adapted to be controlled by the control unit.
  • the pneumatic mode comprises a pneumatic pump mode where the admitted air is compressed by the cylinder and stored in a compressed air tank and a pneumatic engine mode where the compressed air of said reservoir of compressed air is relaxed to drive the cylinder and rotate the crankshaft.
  • a cylinder adapted to operate in pneumatic mode comprises at least one air inlet valve connected to an air inlet circuit, at least one air outlet valve connected to an air outlet circuit and at least one load valve connected to a compressed air tank.
  • each exhaust circuit collecting the individual exhaust pipes of a plurality of at least one cylinder able to operate in pneumatic mode and operating simultaneously in one and the same mode comprises a by-pass means. pass able to selectively prevent or not said exhaust circuit to pass through the catalytic converter.
  • the invention also relates to a method of controlling such a motor, comprising the following steps: control of at least one of the cylinders in thermal mode, control of at least one of the cylinders in pneumatic mode.
  • control of at least one of the cylinders in thermal mode control of the other cylinders in pneumatic pump mode.
  • control unit increases the volume of air admitted into the engine in order to compensate for the air consumption of the cylinders controlled in pneumatic mode.
  • control unit increases the torque of said at least one cylinder in thermal mode so as to compensate for the negative torque produced by said other cylinders controlled in pneumatic pump mode.
  • control unit prevents the air coming from a pneumatically controlled cylinder from passing through the catalytic converter by controlling the bypass means associated with said cylinder in the avoidance position.
  • control unit prevents the air coming from a pneumatically controlled cylinder from reaching the catalytic converter by controlling the closure means in the closed position.
  • control unit compensates for a decrease in the exhaust richness due to a dilution by the air coming from the cylinders controlled in pneumatic mode, consequently increasing the richness at the intake.
  • FIG. 1 illustrates a hybrid thermal / pneumatic engine
  • FIGS. 2a-2e illustrate the steps of a theoretical pneumatic pump thermodynamic cycle
  • FIGS. 3a-3e illustrate the stages of a theoretical pneumatic motor thermodynamic cycle
  • FIGS. 4-9 illustrate different arrangements of the exhaust.
  • FIG. 1 shows a motor 1.
  • a motor 1 comprises several cylinders 2-5.
  • the invention is applicable to any number of cylinders, and to any organization of these cylinders, in line, in V, etc.
  • the figures are illustrated with four cylinders 2-5.
  • Each cylinder 2-5 conventionally comprises a cylindrical jacket in which a piston slides in a sealed manner in a reciprocating rectilinear motion.
  • On one side of the piston is disposed a rod, articulated around a crankshaft, to transform said reciprocating rectilinear motion into a circular motion or conversely to transform a circular motion of the crankshaft into a reciprocating rectilinear motion of the piston.
  • a volume chamber or variable displacement On the other side of the piston is defined a volume chamber or variable displacement according to the position of said piston. Said chamber is completely closed except for at least one light, selectively closed or open by at least one valve, to allow entry or exit of a gas.
  • the rectilinear movement of the piston may, in conjunction with the valves, be used to compress or relax a gas thus introduced into the chamber.
  • a gas pressure in the chamber can cause the piston to move.
  • the engine 1 further comprises a control unit 6 in charge of the control of the various components determining the operation and the speed of the engine 1. Said control unit 6 is thus able to control the operating mode among thermal and pneumatic. According to the invention, this control can very advantageously be done in parallel cylinder by cylinder.
  • this cylinder 2-5 should have at least one fuel inlet valve 12 connected to a fuel intake circuit 7 and at least one fuel valve. 18-21 exhaust connected to an exhaust system 8 exhaust.
  • Said intake valve 12-15 open during a phase where the piston descends and the volume of the chamber increases, allows the introduction into the chamber of a fuel mixture. This mixture is then compressed during a phase where the volume of the chamber decreases with a rise of the piston. The compression alone, or a controlled ignition, causes the explosion of the fuel mixture which creates a pressure in the chamber which pushes the piston and thus produces a rotary engine torque at the crankshaft. Then, the exhaust valve 18-21 is opened to allow the escape of the flue gases during the explosion to an exhaust circuit 8.
  • the intake valves 12-15 and exhaust valves 18-21 are cyclically controlled by a camshaft synchronized with the crankshaft.
  • the control unit 6 controls the amount of air entering the cylinder 2-5 for example by means of a throttle valve 11, regulating an air flow in the intake pipe 7, the amount of fuel introduced into said intake pipe 7 for example by means of a carburettor or an injector (not shown) to adjust a richness of the fuel mixture, and if necessary the ignition means to control the moment ignition.
  • the control unit 6 controls these elements, the cylinder 2-5 is considered to operate in thermal mode.
  • the determining element of the thermal mode is the presence of fuel and, if necessary, the control of the ignition.
  • this cylinder 2-5 should comprise at least one air inlet valve connected to an air inlet circuit capable of feeding the cylinder 2 in air and at least one air outlet valve connected to an air outlet circuit adapted to allow emptying the air cylinder 2.
  • These two valves, respectively circuits (or ducts), input and air outlet, may in one embodiment be confused.
  • a cylinder 2-5 adapted to operate in pneumatic mode further comprises at least one charge valve 22-25 connected to a reservoir 26 of compressed air.
  • An air duct 9 connects the cylinder 2 via the charging valve 22 to said reservoir 26 of compressed air.
  • the pneumatic mode comprises a pneumatic pump mode and a pneumatic motor mode, inverse one of the other.
  • air enters the cylinder 2-5 and is compressed by the cylinder 2-5 to be stored in a reservoir 26 of compressed air.
  • the cycle begins in Figure 2a.
  • the volume of the chamber is minimum, the piston is in the up position, point 1.
  • the air inlet valve is open on an air intake circuit.
  • the volume of the chamber increases, the piston reaching its low position. The air enters the chamber at constant pressure until point 2.
  • a cylinder 2 adapted to operate in pneumatic mode is preferably a cylinder 2 also able to operate in thermal mode.
  • a cylinder 2 thus comprises a fuel admission valve 12 and an exhaust valve 18. These two valves 12, 18, typically controlled by camshaft, continue, as long as the crankshaft rotates, to open on a cylinder 2 cycle operating in thermal mode.
  • the admission and compression phases of the thermal mode which correspond to FIGS. 2a-2c and to a first revolution of the crankshaft, are advantageously used to compress the air towards the reservoir 26.
  • the compressed air present in said reservoir 26 of compressed air is instead expanded towards the cylinder 2 to drive the piston of said cylinder 2 and rotate the crankshaft.
  • the principle of the pneumatic motor mode is illustrated in Figures 3a-3e each showing in the upper part a diagram of a cylinder 2 and in the lower part a corresponding pressure-volume diagram.
  • the cycle begins in Figure 3a.
  • the volume of the chamber is minimum, the piston is in the up position, point 1.
  • the air inlet valve is open on an air intake circuit.
  • the volume of the chamber increases, the piston reaching its low position. The air enters the chamber at constant pressure until point 2.
  • a cylinder 2 comprising a dedicated air outlet valve
  • the cycle could comprise a piston thrust under the effect of the compressed air for each crankshaft revolution.
  • a cylinder 2 further comprises a fuel admission valve 12 and an exhaust valve 18 which continue to open according to a cycle of the cylinder 2 operating in thermal mode.
  • the expansion and exhaust phases of the thermal mode which correspond to FIGS. 3c-3e and a second crankshaft revolution, are advantageously used to relax the air coming from the tank 26 and to turn the engine 1.
  • the intake and compression phases that correspond to a first crankshaft revolution can not be used to achieve expansion in the engine pneumatic mode due to the inadvertent / uncontrolled opening of the intake valve 12-15. These phases are then used to achieve an air inlet and a pre-compression which then prepares the thrust made thereafter.
  • control unit 6 When a cylinder 2-5 is controlled in pneumatic pump mode or in pneumatic motor mode, the control unit 6 controls the openings and closures at precise times of the cycle of the two valves considered. Thus in pneumatic pump mode, the control unit 6 controls the air inlet valve and the load valve 22-25. In pneumatic motor mode, the control unit 6 controls the charge valve 22-25 and the air outlet valve.
  • the determining element of the pneumatic mode control is the absence of fuel and the cycle control as previously described of the charge valve 22-25.
  • a cylinder 2-5 can thus be controlled in thermal mode (motor), pneumatic pump mode or pneumatic motor mode.
  • control unit 6 determines in which mode a given cylinder 2-5 operates, and can select a part of the cylinders to operate in thermal mode, a part of the cylinders to operate in pneumatic motor mode or pneumatic pump mode and if necessary still some of the cylinders to operate in unused mode.
  • thermal mode / pneumatic mode motor thermal mode / pneumatic mode motor / mode not used, thermal mode / pneumatic mode pump,
  • thermal mode / pneumatic mode pump / mode not used are interesting as will be more particularly demonstrated later in connection with the description of the control method.
  • a cylinder 2-5 operating in thermal mode comprises at least one fuel admission valve 12-15 connected to a fuel intake circuit 7 and at least one
  • Exhaust valve 18-21 connected to an exhaust gas exhaust system.
  • a very advantageous embodiment consists in confusing the valves dedicated to the modes pneumatic valves with dedicated thermal mode.
  • a cylinder cylinder block 2-5 thermal is modified only to the extent that it is added a load valve 22-25.
  • An intake valve 12-15 of fuel or its associated fuel intake circuit 7 is advantageously used to act as an air inlet valve or an air intake circuit respectively. This is possible since said intake circuit 7 is connected to the free air via a throttle whose opening is controlled by the control unit 6.
  • the fuel admitted into a cylinder in thermal mode is a mixture of air and fuel. When in pneumatic mode, only air is used.
  • the control unit 6 does not inject fuel into said fuel intake circuit 7 when the cylinder 2-5 operates in pneumatic mode.
  • the intake circuit 7 thus becomes an intake / air intake circuit.
  • an exhaust gas valve 18-21 or its associated exhaust system 8 is advantageously used to act as an air outlet valve, or an air outlet circuit, respectively. . This is possible since said exhaust circuit 8 is connected to the open air.
  • Such an embodiment has the disadvantage that said intake valves 12-15 and exhaust valves 18-21 are, in a conventional manner, cyclically controlled by a camshaft synchronized with the crankshaft. These two valves 12-15, 18-21, as long as the crankshaft rotates, open and close according to a cycle
  • the exhaust pipe 8 is, in thermal mode, for receiving the exhaust gas burned. Said exhaust pipe 8 typically passes through a catalytic converter 10. Such a catalytic converter 10 is optimized to operate under the best conditions with exhaust gases. These gases, resulting from operation in thermal mode, are hot and have a given richness. The fact of using the exhaust pipe 8 to evacuate the air coming from the pneumatic modes causes a dilution of the exhaust gases, which
  • a first solution, illustrated in Figure 9, is to add a closure means 28 to the exhaust system specific to a cylinder 2-5.
  • This closing means 28 is advantageously able to be controlled by the control unit 6.
  • Such closing means 28 is more particularly adapted for use in pump mode, in that this mode does not require any air outlet. It improves the pumping efficiency in that it avoids air leakage when opening the exhaust valve 18-21 as shown in Figures 2d and 2e.
  • Such a closing means 28 can be realized by a closing valve downstream of the exhaust valve 18-21.
  • Such closing means 28 can also be realized by an actuator, for example electrical or hydraulic, acting on the exhaust valve 18-21 so as to keep it closed independently of the action of the associated cam.
  • Another solution is to exclude the catalytic converter 10 of the exhaust pipe 8 for the air from the cylinders 2-5 operating in one of the pneumatic modes and to include it for the exhaust gas from the cylinders 2 -5 operating in thermal mode.
  • FIGS 4-9 show the engine 1 of Figure 1 in a lightened diagram to emphasize the exhaust pipes 8, 32-35.
  • Each cylinder 2-5 respectively has an exhaust valve 18-21 respectively connected to an individual exhaust pipe 32-35, in order to transport the gases to a common exhaust pipe 8.
  • the cylinder 2, respectively 3, respectively 4, respectively 5 comprises an exhaust valve 18, respectively 19, respectively 20, respectively 21, connected to an individual exhaust pipe 32, respectively 33, respectively 34, respectively 35.
  • the bypass means 16 directs the flue gases through the catalytic converter 10 to be treated.
  • the bypass means 16 directs the air directly downstream of the catalytic converter 10 to prevent the air from passing through the catalytic converter. 10.
  • such an arrangement can not operate in parallel hybrid mode in that it can not separate the exhaust gas from the cylinder or cylinders 2-5 operating in thermal mode, the air from the cylinder or cylinders 2- 5 operating in one of the pneumatic modes.
  • the inventors have discovered that the protection of the catalytic converter 10 can be provided by at least two bypass means 36-39.
  • one solution is to have a bypass means 36-39 at the outlet of each cylinder 2-5.
  • a first bypass means 36 is disposed on the exhaust pipe 32 coming from the exhaust valve 18 of the first cylinder 2.
  • This bypass means 36 is able to selectively direct the flow that passes through it sometimes towards (a pipe joining) the upstream of the catalytic converter 10 or sometimes directly to (a pipe joining) the exhaust outlet 8, downstream of the catalytic converter 10. This selection is made by the control unit 6.
  • the flow through the bypass 36 is composed of flue gases and is directed upstream to pass through the catalytic converter 10, to be treated.
  • the flow that passes through the bypass 36 is composed of air and is directed downstream so as not to cross the catalytic converter 10.
  • by-pass means 37, respectively 38 and 39, are arranged on the exhaust line 33, respectively 34 and 35 respectively, issuing from the exhaust valve 19, respectively 20 and 21, respectively. 3, respectively 4, respectively 5 and operates similarly.
  • Such an arrangement advantageously allows all combinations of parallel hybrid mode.
  • it has the disadvantage of requiring bypass means 36-39 per cylinder 2-5.
  • This number can advantageously be reduced when several cylinders 2-5 of a set always work together and are at a given moment in time. same mode. It is then possible to group the individual exhaust pipes 32-35 of the cylinders 2-5 of this assembly to process them by means of a single bypass means 36-39 for said assembly.
  • a bypass means 36-39 by plurality of cylinders adapted to operate in pneumatic mode and operating simultaneously in the same mode.
  • each plurality comprises a single cylinder 2-5, and the arrangement of Figure 5 is reproduced.
  • first bypass means 36 receiving an exhaust pipe joining together in a common flow the two individual exhaust pipes 32, 33 respectively from the cylinders 2 and 3.
  • This first bypass means 36 directs the flow to the catalytic converter 10 when the cylinders 2 and 3 operate in thermal mode.
  • the first bypass means 36 directs the flow directly downstream of the catalytic converter 10 when the cylinders 2 and 3 operate in one of the pneumatic modes.
  • a second bypass means 39 performs the same function for the individual exhaust pipes 34, 35 respectively from the cylinders 4 and 5. Such an arrangement thus saves two bypass means. It forces to control the two cylinders of each pair 2, 3 and 4, 5, according to a common mode.
  • FIG. 8 A cascading connection is still possible as illustrated in FIG. 8, where a burned gas outlet of a "cascaded" bypass means 36-39 is connected upstream of a cascading bypass means. ". It is also possible to cascade according to the air outlet. Such a cascaded connection makes it possible to reduce the length of the exhaust pipes.
  • a cascading arrangement requires that a cylinder or plurality of cylinders thus "cascaded” operates in a cylinder-dependent mode or plurality of "cascading" cylinders.
  • the cylinder 5 is free of its mode and its by-pass means 39 may or may not direct its flow towards the catalytic converter 10.
  • the cylinder 4, "cascaded" can operate in one of the pneumatic modes. However, it can only operate in thermal mode if the "cascading" cylinder itself operates in thermal mode, so that the flue gases from the cylinder 4 are redirected to the catalytic converter 10. The constraint is propagated thus and the cylinder 2 can operate in thermal mode only if all the other cylinders 3-5 also operate in thermal mode.
  • a first plurality may comprise cylinders 3 and 4.
  • the other two cylinders 2 and 5 may be independent, each with an associated bypass means or combined in a plurality and share a single bypass means.
  • Another embodiment of the invention makes it possible to protect the catalytic converter 10 without modifying either the valves or the exhaust pipes and without adding bypass means. This embodiment is described later in connection with the control method.
  • the invention also relates to a method for controlling a motor 1 as previously described in its various embodiments.
  • the cylinders 2 and 5 are in a common mode and the cylinders 3 and 4 are in addition. Other combinations are still possible.
  • At least one of the cylinders 2-5 is controlled in thermal mode, and at least one of the cylinders 2-5 is controlled in pneumatic motor mode.
  • the parallel hybrid mode makes it possible to carry out various intermediate modes and thus a progressivity of the cooperation of the thermal and pneumatic modes in order to offer a more great continuity. It is thus possible between an all-thermal mode and an all-pneumatic mode to realize according to the invention a mode with a cylinder in pneumatic mode, 2 cylinders in pneumatic mode, etc.
  • the main advantage of a parallel hybrid mode according to the invention is obtained by combining cylinders 2-5 in thermal mode and cylinders 2-5, advantageously all the remaining cylinders, in the operating mode.
  • a first advantage is that in such a hybrid mode, the engine stores energy in pneumatic form in the reservoir 26 of compressed air. This energy can then be used by at least one cylinder 2-5 in pneumatic motor mode. So the engine 1 pollutes
  • a second benefit is provided by the control of the operating point. It is known that a motor / cylinder operating in thermal mode pollutes less proportionally to a higher torque because the overall efficiency is then improved. It is thus interesting to increase the operating torque of a cylinder 2-5. For the same global torque produced at the output of the engine 1, the torque of a cylinder 2-5 increases with the reduction of the number of cylinders operating in thermal mode.
  • the control unit 6 is in charge of controlling various members acting on the operation of the engine 1. Of these, the control unit 6 is in charge of controlling the quantity of air
  • control unit 6 This can be done for example by controlling a throttle valve 11 arranged in the intake pipe 7 and if a separate air inlet valve is present, by a similar device in a an air inlet pipe upstream of said air inlet valve. According to the invention, it is appropriate that the control unit 6
  • this increase is determined so as to compensate for the air consumption of the cylinders controlled in pneumatic mode. In other words it must be introduced into the engine 1 an additional amount of air corresponding to the air that is compressed and
  • this increase is determined so as to compensate for the increase in torque of the cylinder or cylinders in thermal mode, in order to compensate for the negative torque produced by the one or more
  • a single control for example butterfly 11 simultaneously controls the two parameters of air volume and torque increase.
  • the control unit 6 controls it in synchronism with the operating mode of the associated cylinder or cylinders, arranged upstream of said bypass means 16, 36-39.
  • the bypass means 16, 36-39 is simultaneously controlled in the avoidance position, so that the air avoids crossing the catalytic converter 10.
  • the bypass means 16, 36-39 is controlled simultaneously in the traversed position so that the flue gases pass through the catalytic converter 10.
  • the air, coming from cylinders 2-5 operating in one of the pneumatic modes, can be prevented from reach the catalytic converter 10 by means of a closure means 28 as described above.
  • the control unit 6 is advantageously in charge of the closure control of said closure means 28 for any cylinder 2-5 operating in pneumatic mode.
  • the closing means 28 is controlled in the closed position when the associated cylinder 2-5 is controlled in pneumatic mode.
  • a catalytic converter 10 operates under better conditions in the presence of a given richness, substantially equal to 1, and at an elevated temperature, substantially equal to that of the exhaust gases burned from a thermal mode combustion.
  • the loss of richness is compensated by the control unit 6.
  • the control unit 6 increases as much as necessary wealth by increasing the amount of fuel relative to the level of admission.
  • the control unit 6 increases the intake richness in proportion and in order to anticipate the reduction of richness in the exhaust caused by the dilution of the gases burned by the air coming from the cylinders 2-5 operating in pneumatic mode .
  • the mixture present at the exhaust 8 comprises exhaust flue gases from cylinders 2-5 operating in thermal mode, mixed with air from cylinders 2-5 operating in pneumatic mode, the final mixture having a given richness, corresponding to the wealth value expected by the catalytic converter 10 and allowing it to operate optimally.
  • the mixture is completely directed to pass through the catalytic converter 10 without any filtering or separation device.
  • the control unit 6 it is possible to achieve an operating mode in which the operation of the catalytic converter 10 remains optimal in order to correctly perform its anti-pollution function.
  • the cost of this mode of operation is an increase in fuel consumption, with equal motor performance.

Landscapes

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

Moteur hybride thermique/pneumatique
La présente invention concerne un moteur hybride thermique/pneumatique.
5 II est connu dans le domaine des moteurs hybrides thermique/pneumatique d'utiliser un moteur, initialement conçu pour fonctionner en mode thermique, et comprenant une pluralité de cylindres synchronisés entre eux par un embiellage sur un vilebrequin commun auxdits cylindres. Un tel moteur est commandé tantôt en î o mode thermique, tous les cylindres fonctionnant selon un cycle thermique comprenant classiquement les étapes suivantes : admission de mélange carburant, compression dudit mélange carburant, explosion, détente et échappement des gaz brûlés résultants de l'explosion, et tantôt en mode pneumatique.
15 II est possible de distinguer deux modes pneumatiques. Dans un premier mode pneumatique dit pompe ou générateur, de l'air est admis dans les cylindres pour y être comprimé et ensuite stocké dans un réservoir d'air comprimé dédié à cette fonction. Dans un deuxième mode pneumatique dit moteur ou consommateur, l'air comprimé
20 présent dans le réservoir d'air comprimé est détendu vers les cylindres afin de faire tourner le vilebrequin.
Selon l'art antérieur, tous les cylindres d'un moteur hybride thermique / pneumatique fonctionnent simultanément dans un même mode, parmi thermique, pneumatique pompe ou pneumatique moteur.
25 Un tel mode peut être nommé hybride en série.
Il est ainsi possible en phase de décélération, de commander l'ensemble des cylindres en mode pneumatique pompe. Le moteur produit alors un couple négatif contribuant à ralentir le véhicule tout en stockant de l'énergie sous forme d'air comprimé dans le réservoir d'air
30 comprimé. Il est ensuite possible de réutiliser cette énergie en commandant l'ensemble des cylindres en mode pneumatique moteur, l'air comprimé étant détendu dans le cylindre afin de propulser le véhicule. Ceci peut être utilisé lors de phases de démarrage ou de roulage afin de diminuer 5 la pollution autrement produite par le moteur lorsque ses cylindres fonctionnent en mode thermique.
Le brevet US 7231998 Bl divulgue un tel système selon l'art antérieur. Un inconvénient majeur de ce système est que le moteur thermique ne peut être utilisé simultanément pour entraîner l'arbre de î o transmission et pour pomper de l'air vers le réservoir. Par conséquent, il ne permet pas de faire de l'optimisation du point de fonctionnement du moteur thermique, c'est-à-dire d'augmenter son couple à régime constant et vitesse véhicule constante, afin de maintenir ce moteur dans ses conditions de rendement optimum, le surplus de couple
15 pouvant être utilisé pour pomper de l'air vers le réservoir.
Il est apparu particulièrement avantageux aux inventeurs, qu'il est encore possible de commander un tel moteur, de manière à ce que certains des cylindres fonctionnent en mode thermique tandis que simultanément, en parallèle, d'autres cylindres fonctionnent en mode
20 pneumatique, pneumatique pompe ou pneumatique moteur. Un tel mode peut être nommé hybride parallèle.
L'invention a pour objet un moteur hybride thermique / pneumatique comprenant plusieurs cylindres comprenant chacun une bielle synchronisée par un vilebrequin commun et une unité de
25 commande apte à faire fonctionner simultanément au moins un cylindre en mode thermique et au moins un cylindre en mode pneumatique, et dans lequel un cylindre apte à fonctionner en mode pneumatique comprend encore au moins une soupape d'admission de carburant reliée à un circuit d'admission de carburant et au moins une soupape
30 d'échappement reliée à un circuit d'échappement de gaz d'échappement, ces soupapes s'ouvrant et se fermant en fonction du cycle thermique, où ladite au moins une soupape d'entrée d'air, respectivement ledit circuit d'entrée d'air, est confondu(e) avec une soupape d'admission de carburant, respectivement avec un circuit d'admission de carburant, où ladite au moins une soupape de sortie d'air, respectivement ledit circuit de sortie d'air, est confondu(e) avec une soupape d'échappement de gaz d'échappement, respectivement avec un circuit d'échappement de gaz d'échappement, l'unité de commande étant configurée pour ne pas injecter de carburant dans ledit circuit d'admission de carburant lorsque le cylindre fonctionne en mode pneumatique, caractérisé en ce qu'un circuit d'échappement associé à un cylindre apte à fonctionner en mode pneumatique comprend un moyen de fermeture apte à être commandé par l'unité de commande.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le mode pneumatique comprend un mode pneumatique pompe où l'air admis est comprimé par le cylindre et stocké dans un réservoir d'air comprimé et un mode pneumatique moteur où l'air comprimé dudit réservoir d'air comprimé est détendu pour entraîner le cylindre et faire tourner le vilebrequin.
Selon une autre caractéristique de l'invention, un cylindre apte à fonctionner en mode pneumatique comprend au moins une soupape d'entrée d'air reliée à un circuit d'entrée d'air, au moins une soupape de sortie d'air reliée à un circuit de sortie d'air et au moins une soupape de charge reliée à un réservoir d'air comprimé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque circuit d'échappement collectant les conduites d'échappement individuelles d'une pluralité d'au moins un cylindre apte à fonctionner en mode pneumatique et fonctionnant simultanément dans un même mode comprend un moyen de by-pass apte à permettre de sélectivement éviter ou non audit circuit d'échappement de traverser le pot catalytique. L'invention concerne encore un procédé de commande d'un tel moteur, comprenant les étapes suivantes : commande d'au moins un des cylindres en mode thermique, commande d'au moins un autre des cylindres en mode pneumatique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, comprenant les étapes suivantes : commande d'au moins un des cylindres en mode thermique, commande des autres cylindres en mode pneumatique pompe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande augmente le volume d'air admis dans le moteur afin de compenser la consommation d'air des cylindres commandés en mode pneumatique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande augmente le couple desdits au moins un cylindre en mode thermique de manière à compenser le couple négatif produit par lesdits autres cylindres commandés en mode pneumatique pompe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande empêche l'air issu d'un cylindre commandé en mode pneumatique de traverser le pot catalytique en commandant le moyen de by-pass associé au dit cylindre en position évitement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande empêche l'air issu d'un cylindre commandé en mode pneumatique d'atteindre le pot catalytique en commandant le moyen de fermeture en position fermée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande compense une baisse de richesse à l'échappement due à une dilution par l'air issu des cylindres commandés en mode pneumatique en augmentant en conséquence la richesse à l'admission.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 illustre un moteur hybride thermique/pneumatique, les figures 2a-2e illustrent les étapes d'un cycle thermodynamique théorique pneumatique pompe,
les figures 3a-3e illustrent les étapes d'un cycle thermodynamique théorique pneumatique moteur,
les figures 4-9 illustrent différents arrangements de l'échappement.
La figure 1 représente un moteur 1. Un tel moteur 1 comprend plusieurs cylindres 2-5. L'invention est applicable à tout nombre de cylindre, et à toute organisation de ces cylindres, en ligne, en V, etc. Afin d'illustration, les figures sont illustrées avec quatre cylindres 2-5. Chaque cylindre 2-5 comprend de manière classique une chemise cylindrique dans laquelle coulisse de manière étanche un piston selon un mouvement rectiligne alternatif. D'un côté du piston, est disposée une bielle, articulée autour d'un vilebrequin, afin de transformer ledit mouvement rectiligne alternatif en un mouvement circulaire ou réciproquement de transformer un mouvement circulaire du vilebrequin en un mouvement rectiligne alternatif du piston. Il est avantageusement supposé que tous les cylindres 2-5, via leur bielle, sont reliés à un même vilebrequin assurant ainsi une synchronisation de leurs mouvements.
De l'autre côté du piston est délimité une chambre de volume ou cylindrée variable en fonction de la position dudit piston. Ladite chambre est totalement fermée à l'exception d'au moins une lumière, sélectivement fermée ou ouverte par au moins une soupape, afin de permettre l'entrée ou la sortie d'un gaz. Le mouvement rectiligne du piston peut, en conjonction avec les soupapes, être utilisé pour comprimer ou détendre un gaz ainsi introduit dans la chambre. A contrario une pression de gaz dans la chambre peut provoquer le mouvement du piston. Le moteur 1 comprend encore une unité de commande 6 en charge de la commande des différents organes déterminant le fonctionnement et le régime du moteur 1. Ladite unité de commande 6 est ainsi apte à commander le mode de fonctionnement parmi thermique et pneumatique. Selon l'invention, cette commande peut très avantageusement se faire en parallèle cylindre par cylindre.
Pour qu'un cylindre 2-5 fonctionne en mode thermique, il convient que ce cylindre 2-5 comprenne au moins une soupape d'admission 12- 15 de carburant reliée à un circuit d'admission 7 de carburant et au moins une soupape d'échappement 18-21 reliée à un circuit d'échappement 8 de gaz d'échappement. Ladite soupape d'admission 12-15, ouverte pendant une phase où le piston descend et le volume de la chambre augmente, permet l'introduction dans la chambre d'un mélange carburant. Ce mélange est ensuite comprimé durant une phase où le volume de la chambre diminue avec une montée du piston. La compression seule, ou un allumage commandé, provoque l'explosion du mélange carburant qui crée une pression dans la chambre qui repousse le piston et produit ainsi un couple moteur rotatif au niveau du vilebrequin. Ensuite, la soupape d'échappement 18-21 est ouverte afin de permettre l'échappement des gaz brûlés lors de l'explosion vers un circuit d'échappement 8.
De manière classique, les soupapes d'admission 12-15 et d'échappement 18-21 sont commandées de manière cyclique par un arbre à cames synchronisé avec le vilebrequin.
En mode thermique, l'unité de commande 6 commande la quantité d'air pénétrant dans le cylindre 2-5 par exemple au moyen d'un papillon 11, réglant un débit d'air dans la conduite d'admission 7, la quantité de carburant introduite dans ladite conduite d'admission 7 par exemple au moyen d'un carburateur ou d'un injecteur (non représenté) afin de régler une richesse du mélange carburant, et le cas échéant le moyen d'allumage afin de commander l'instant d'allumage. Lorsque l'unité de commande 6 commande ces éléments, le cylindre 2-5 est considéré comme fonctionnant en mode thermique. L'élément déterminant du mode thermique est la présence de carburant et le cas échéant la commande de l'allumage.
Pour qu'un cylindre 2-5 fonctionne en mode pneumatique, il convient que ce cylindre 2-5 comprenne au moins une soupape d'entrée d'air reliée à un circuit d'entrée d'air apte à permettre d'alimenter le cylindre 2 en air et au moins une soupape de sortie d'air reliée à un circuit de sortie d'air apte à permettre de vider l'air du cylindre 2. Ces deux soupapes, respectivement circuits (ou encore conduites), d'entrée et de sortie d'air, peuvent dans un mode de réalisation être confondues. Un cylindre 2-5 apte à fonctionner en mode pneumatique comprend encore au moins une soupape de charge 22-25 reliée à un réservoir 26 d'air comprimé. Une conduite d'air 9 relie le cylindre 2 via la soupape de charge 22 au dit réservoir 26 d'air comprimé.
Contrairement au mode thermique qui est uniquement moteur, le mode pneumatique comprend un mode pneumatique pompe et un mode pneumatique moteur, inverses l'un de l'autre.
Dans le mode pneumatique pompe, de l'air entre dans le cylindre 2-5 et est comprimé par le cylindre 2-5 pour être stocké dans un réservoir 26 d'air comprimé.
Le principe du mode pneumatique pompe est illustré aux figures 2a-2e figurant chacune en partie haute un schéma d'un cylindre 2 et en partie basse un diagramme Pression-Volume correspondant.
Le cycle débute en figure 2a. Le volume de la chambre est minimum, le piston est en position haute, point 1. La soupape d'entrée d'air est ouverte sur un circuit d'entrée d'air. Le volume de la chambre augmente, le piston rejoignant sa position basse. L'air entre dans la chambre, à pression constante jusqu'au point 2.
Le cycle se poursuit à la figure 2b. Toutes les soupapes sont fermées et une remontée du piston provoque une réduction du volume de la chambre. L'air précédemment introduit dans la chambre est ainsi comprimé, jusqu'au point 3.
Le cycle se poursuit à la figure 3b. Au point 3 la soupape de charge 22 est ouverte. L'air comprimé est alors envoyé dans le réservoir 26 d'air comprimé disposé à l'extrémité de la conduite d'air 9. Au point 4, la soupape de charge 22 est refermée.
Pour un cylindre 2 comprenant une soupape d'entrée d'air dédiée, le cycle pourrait reprendre ensuite immédiatement à la figure 2a.
Cependant, selon un mode de réalisation avantageux décrit plus avant, visant à ne pas développer un cylindre spécifique des modes pneumatiques, un cylindre 2 apte à fonctionner en mode pneumatique est avantageusement un cylindre 2 aussi apte à fonctionner en mode thermique. Un tel cylindre 2 comprend ainsi une soupape d'admission de carburant 12 et une soupape d'échappement 18. Ces deux soupapes 12, 18, typiquement commandées par arbre à cames, continuent, tant que le vilebrequin tourne, de s'ouvrir en fonction d'un cycle du cylindre 2 fonctionnant en mode thermique.
Les phases d'admission et de compression du mode thermique qui correspondent aux figures 2a-2c et à un premier tour de vilebrequin, sont avantageusement mises à profit pour comprimer l'air vers le réservoir 26.
Les phases de détente et d'échappement qui correspondent à un deuxième tour de vilebrequin ne peuvent être utilisées en mode pneumatique pompe du fait de l'ouverture intempestive/non contrôlée de la soupape d'échappement 18-21. Le piston effectue alors un aller- retour point 4 -> point 5 et point 5 -> point 1 afin de revenir à l'état initial de la figure 2a, pour reprendre le cycle.
Dans le mode pneumatique moteur, l'air comprimé présent dans ledit réservoir 26 d'air comprimé est au contraire détendu vers le cylindre 2 pour entraîner le piston dudit cylindre 2 et faire tourner le vilebrequin. Le principe du mode pneumatique moteur est illustré aux figures 3a-3e figurant chacune en partie haute un schéma d'un cylindre 2 et en partie basse un diagramme Pression-Volume correspondant.
Le cycle débute en figure 3a. Le volume de la chambre est minimum, le piston est en position haute, point 1. La soupape d'entrée d'air est ouverte sur un circuit d'entrée d'air. Le volume de la chambre augmente, le piston rejoignant sa position basse. L'air entre dans la chambre, à pression constante jusqu'au point 2.
Le cycle se poursuit à la figure 3b. Toutes les soupapes sont fermées et une remontée du piston provoque une réduction du volume de la chambre. L'air précédemment introduit dans la chambre est ainsi comprimé, jusqu'au point 3.
Le cycle se poursuit à la figure 3c. Le volume de la chambre est réduit au minimum. La soupape de charge 22 est ouverte. L'air comprimé sous pression issu du réservoir 26 pénètre dans la chambre et vient encore augmenter la pression déjà atteinte.
Cette pression repousse alors le piston afin d'actionner le vilebrequin, jusqu'à atteindre l'état de la figure 3d. Ce faisant le volume de la chambre augmente et l'air se détend du point 4 au point 5. Au plus tard lorsque le piston atteint le point bas, la soupape de charge 22 est refermée.
Le cycle se poursuit à la figure 3e. A cet instant la soupape d'échappement 18 est ouverte, faisant retomber la pression résiduelle. Ceci correspond au passage point 5 -> point 2. Le piston continue sa course et remonte en chassant l'air présent dans la chambre via la soupape d'échappement 18, toujours ouverte, vers la conduite d'échappement 8. Ceci correspond à une transition point 2 -> point 1 qui ramène le système dans l'état de la figure 2a où le cycle reprend.
Pour un cylindre 2 comprenant une soupape de sortie d'air dédiée, le cycle pourrait comprendre une poussée du piston sous l'effet de l'air comprimé pour chaque tour de vilebrequin. Cependant, selon le mode de réalisation précédemment évoqué, un cylindre 2 comprend encore une soupape d'admission de carburant 12 et une soupape d'échappement 18 qui continuent de s'ouvrir en fonction d'un cycle du cylindre 2 fonctionnant en mode thermique.
Les phases de détente et d'échappement du mode thermique qui correspondent aux figures 3c-3e et à un deuxième tour de vilebrequin, sont avantageusement mises à profit pour détendre l'air issu du réservoir 26 et faire tourner le moteur 1.
Les phases d'admission et de compression qui correspondent à un premier tour de vilebrequin ne peuvent être utilisées pour réaliser une détente en mode pneumatique moteur du fait de l'ouverture intempestive/non contrôlée de la soupape d'admission 12-15. Ces phases sont alors mises à profit pour réaliser une entrée d'air et une pré compression qui prépare alors la poussée réalisée ensuite.
Lorsqu'un cylindre 2-5 est commandé en mode pneumatique pompe ou en mode pneumatique moteur, l'unité de commande 6 commande les ouvertures et fermetures à des instants précis du cycle des deux soupapes considérées. Ainsi en mode pneumatique pompe, l'unité de commande 6 commande la soupape d'entrée d'air et la soupape de charge 22-25. En mode pneumatique moteur, l'unité de commande 6 commande la soupape de charge 22-25 et la soupape de sortie d'air.
L'élément déterminant de la commande du mode pneumatique (moteur ou pompe) est l'absence de carburant et la commande en cycle tel que décrit précédemment de la soupape de charge 22-25.
Un cylindre 2-5 peut ainsi être commandé en mode thermique (moteur), en mode pneumatique pompe ou en mode pneumatique moteur.
Il est encore possible de ne pas utiliser un cylindre 2-5. Dans ce cas le piston est simplement entraîné par le vilebrequin. Une soupape permettant une mise à l'air libre de la chambre est ouverte le plus souvent, afin d'éviter ou de limiter une compression et/ou détente. Le cylindre 2-5 fonctionne alors à couple sensiblement nul. Ce mode de fonctionnement d'un cylindre est nommé non utilisé.
Selon l'invention, l'unité de commande 6 détermine ainsi dans 5 quel mode fonctionne un cylindre 2-5 donné, et peut sélectionner une partie des cylindres pour fonctionner en mode thermique, une partie des cylindres pour fonctionner en mode pneumatique moteur ou en mode pneumatique pompe et le cas échéant encore une partie des cylindres pour fonctionner en mode non utilisé.
î o La combinaison cylindre en mode pneumatique pompe et cylindre en mode pneumatique moteur semble peu intéressante.
Toutes les autres combinaisons mode thermique/mode pneumatique moteur, mode thermique/mode pneumatique moteur/mode non utilisé, mode thermique/mode pneumatique pompe,
15 mode thermique/mode pneumatique pompe/mode non utilisé s'avèrent intéressantes comme cela va être plus particulièrement démontré plus loin en relation avec la description du procédé de commande.
Fonctionnellement, en plus d'une soupape de charge 22-25, un cylindre 2-5 fonctionnant en mode pneumatique pompe nécessite une
20 soupape d'entrée d'air, et un cylindre 2-5 fonctionnant en mode pneumatique moteur nécessite une soupape de sortie d'air.
Il est aussi connu qu'un cylindre 2-5 fonctionnant en mode thermique comprend au moins une soupape d'admission 12-15 de carburant reliée à un circuit d'admission 7 de carburant et au moins une
25 soupape d'échappement 18-21 reliée à un circuit d'échappement 8 de gaz d'échappement.
Un cylindre 2-5 apte à fonctionner de manière hybride tantôt en mode thermique, tantôt en mode pneumatique moteur ou en mode pneumatique pompe comprend donc fonctionnellement cinq soupapes
30 différentes. Un mode de réalisation très avantageux, précédemment évoqué, consiste à confondre les soupapes dédiées aux modes pneumatiques avec les soupapes dédiées au mode thermique. Ainsi un bloc culasse de cylindre 2-5 thermique n'est modifié que dans la mesure où il lui est ajouté une soupape de charge 22-25.
Une soupape d'admission 12-15 de carburant respectivement son 5 circuit d'admission 7 de carburant associé, est avantageusement utilisé(e) pour faire fonction de soupape d'entrée d'air, respectivement de circuit d'entrée d'air. Ceci est possible puisque ledit circuit d'admission 7 est relié à l'air libre via un papillon dont l'ouverture est commandée par l'unité de commande 6. Le carburant admis dans un î o cylindre en mode thermique est un mélange d'air et de carburant. En utilisation en mode pneumatique, il n'est utilisé que l'air. L'unité de commande 6 n'injecte pas de carburant dans ledit circuit d'admission 7 de carburant lorsque le cylindre 2-5 fonctionne en mode pneumatique. Le circuit d'admission 7 devient ainsi un circuit d'admission/entrée d'air.
15 De même, une soupape d'échappement 18-21 des gaz brûlés, respectivement son circuit d'échappement 8 associé, est avantageusement utilisé(e) pour faire fonction de soupape de sortie d'air, respectivement de circuit de sortie d'air. Ceci est possible puisque ledit circuit d'échappement 8 est relié à l'air libre.
20 Un tel mode de réalisation présente l'inconvénient que lesdites soupapes d'admission 12-15 et d'échappement 18-21 sont, de manière classique, commandées de manière cyclique par un arbre à cames synchronisé avec le vilebrequin. Ces deux soupapes 12-15, 18-21, tant que le vilebrequin tourne, s'ouvrent et se ferme en fonction d'un cycle
25 de cylindre 2-5 fonctionnant en mode thermique. Elles ne peuvent par conséquent par être commandées indépendamment par l'unité de commande 6. Ceci permet avantageusement d'utiliser un cylindre 2-5 de moteur initialement prévu pour fonctionner en mode thermique, en limitant les modifications à l'ajout d'une soupape de charge 22-25.
30 Ceci nécessite de s'accommoder des instants d'ouverture/fermeture des soupapes d'admission 12-15 et d'échappement 18-21, y compris lorsque le cylindre 2-5 fonctionne en mode pneumatique. Ceci conduit à des contraintes, telle que celle décrite en relation avec les figures 2a-e et 3a-e de n'exploiter qu'un tour de vilebrequin sur deux.
5 Le fait d'ainsi confondre une soupape d'échappement 18-21 et une soupape de sortie d'air entraîne un autre inconvénient. La conduite d'échappement 8 est, en mode thermique, destinée à recevoir les gaz brûlés d'échappement. Ladite conduite d'échappement 8 traverse classiquement un pot catalytique 10. Un tel pot catalytique 10 est î o optimisé pour fonctionner dans les meilleures conditions avec des gaz brûlés d'échappement. Ces gaz, issus d'un fonctionnement en mode thermique, sont chauds et présentent une richesse donnée. Le fait d'utiliser la conduite d'échappement 8 pour évacuer l'air issu des modes pneumatiques entraîne une dilution des gaz brûlés d'échappement, qui
15 produit un refroidissement et une réduction de la richesse, tous deux préjudiciables au fonctionnement optimal du pot catalytique 10.
Plusieurs solutions sont envisageables pour éviter ou limiter cet inconvénient. Selon un mode de réalisation il est fait en sorte d'éviter que l'air issu des cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique ne
20 traverse le pot catalytique 10.
Une première solution, illustrée à la figure 9, consiste à ajouter un moyen de fermeture 28 au circuit d'échappement propre à un cylindre 2-5. Ce moyen de fermeture 28 est avantageusement apte à être commandé par l'unité de commande 6. Un tel moyen de fermeture 28
25 permet de fermer le circuit d'échappement 32-35 d'un cylindre 2-5 durant le temps ou ledit cylindre 2-5 fonctionne en mode pneumatique pompe et empêche ainsi l'air issu d'un mode pneumatique de rejoindre le pot catalytique 10, y compris lorsque la soupape d'échappement 18- 21 est normalement ouverte, sous l'action de l'arbre à cames.
30 Un tel moyen de fermeture 28 est plus particulièrement adapté à une utilisation en mode pompe, en ce que ce mode ne nécessite pas de sortie d'air. Il améliore le rendement de pompage en ce qu'il évite une fuite d'air lors de l'ouverture de la soupape d'échappement 18-21 tel qu'illustré aux figures 2d et 2e.
Un tel moyen de fermeture 28 peut être réalisé par une vanne de fermeture en aval de la soupape d'échappement 18-21.
Un tel moyen de fermeture 28 peut encore être réalisé par un actionneur, par exemple électrique ou hydraulique, agissant sur la soupape d'échappement 18-21 de telle manière à la maintenir fermée indépendamment de l'action de la came associée.
Une autre solution consiste à exclure le pot catalytique 10 de la conduite d'échappement 8 pour l'air issu des cylindres 2-5 fonctionnant dans l'un des modes pneumatiques et à l'inclure pour le gaz d'échappement issu des cylindres 2-5 fonctionnant en mode thermique.
Les figures 4-9 présentent le moteur 1 de la figure 1 selon un schéma allégé afin d'insister sur les conduites d'échappement 8, 32-35. Chaque cylindre 2-5 dispose respectivement d'une soupape d'échappement 18-21 reliée respectivement à une conduite individuelle d'échappement 32-35, afin de transporter les gaz vers une conduite d'échappement commune 8. Ainsi le cylindre 2, respectivement 3, respectivement 4, respectivement 5 comprend une soupape d'échappement 18, respectivement 19, respectivement 20, respectivement 21, reliée à une conduite individuelle d'échappement 32, respectivement 33, respectivement 34, respectivement 35.
Il est connu de l'art antérieur de réaliser un arrangement tel qu'illustré à la figure 4. Les gaz issus des cylindres 2-5, via les soupapes respectives d'échappement 18-21 sont transportés par les conduites individuelles respectives 32-35, toutes reliées en une unique conduite d'échappement 8. Sur cette conduite d'échappement 8 est disposé un pot catalytique 10. Un moyen de by-pass 16 apte à sélectivement rediriger la conduite d'échappement 8 soit à l'amont, soit à l'aval du pot catalytique 10 permet d'éviter que de l'air ne vienne perturber thermiquement et chimiquement le fonctionnement du pot catalytique. Selon l'art antérieur un tel moyen de by-pass 16 unique, réunissant toutes les conduites individuelles 32-35, est satisfaisant, puisque tous les cylindres 2-5 fonctionnent selon le même mode. Ainsi lorsque les cylindres 2-5 fonctionnent en mode thermique, le moyen de by-pass 16 dirige les gaz brûlés au travers du pot catalytique 10 pour y être traités. Au contraire lorsque les cylindres 2-5 fonctionnent dans l'un des modes pneumatiques, le moyen de by-pass 16 dirige l'air directement à l'aval du pot catalytique 10 afin d'éviter que l'air ne traverse le pot catalytique 10. Cependant un tel arrangement ne peut fonctionner en mode hybride parallèle en ce qu'il ne peut séparer le gaz d'échappement issu du ou des cylindres 2-5 fonctionnant en mode thermique, de l'air issu du ou des cylindres 2-5 fonctionnant dans l'un des modes pneumatiques.
Selon une caractéristique importante de l'invention, les inventeurs ont découvert que la protection du pot catalytique 10 peut être assurée par au moins deux moyens de by-pass 36-39. Ainsi comme illustré à la figure 5, une solution est de disposer un moyen de by-pass 36-39 en sortie de chaque cylindre 2-5. Ainsi un premier moyen de by-pass 36 est disposé sur la conduite d'échappement 32 issu de la soupape d'échappement 18 du premier cylindre 2. Ce moyen de by-pass 36 est apte à sélectivement diriger le flux qui le traverse tantôt vers (une conduite rejoignant) l'amont du pot catalytique 10 ou tantôt directement vers (une conduite rejoignant) la sortie de l'échappement 8, en aval du pot catalytique 10. Cette sélection est réalisée par l'unité de commande 6. Lorsque le cylindre 2 est commandé en mode thermique, le flux qui traverse le by-pass 36 est composé de gaz brûlés et est dirigé vers l'amont afin de traverser le pot catalytique 10, pour y être traité. Au contraire, lorsque le cylindre 2 est commandé dans un quelconque des modes pneumatiques, le flux qui traverse le by-pass 36 est composé d'air et est dirigé vers l'aval afin de ne pas traverser le pot catalytique 10.
De manière analogue un moyen de by-pass 37, respectivement 38, respectivement 39, est disposé sur la conduite d'échappement 33, respectivement 34, respectivement 35, issue de la soupape d'échappement 19, respectivement 20, respectivement 21, du cylindre 3, respectivement 4, respectivement 5 et fonctionne de manière similaire.
Un tel arrangement permet avantageusement toutes les combinaisons de mode hybride parallèle. Cependant il présente l'inconvénient de nécessiter un moyen de by-pass 36-39 par cylindre 2- 5. Ce nombre peut avantageusement être réduit lorsque plusieurs cylindres 2-5 d'un ensemble fonctionnent toujours ensemble et sont à un instant donné dans le même mode. Il est alors possible de grouper les conduites d'échappement individuelles 32-35 des cylindres 2-5 de cet ensemble pour les traiter au moyen d'un unique moyen de by-pass 36-39 pour ledit ensemble. Ainsi il peut n'être prévu qu'un moyen de by-pass 36-39 par pluralité de cylindres apte à fonctionner en mode pneumatique et fonctionnant simultanément dans un même mode.
S'il est souhaité de pouvoir individualiser le mode de fonctionnement de chaque cylindre 2-5, chaque pluralité comprend un unique cylindre 2-5, et l'arrangement de la figure 5 est reproduit.
Cependant, si certains cylindres 2-5 sont toujours commandés ensemble selon un même mode, il est possible de réduire le nombre de moyens de by-pass 36-39. Ceci est présenté par l'arrangement illustratif de la figure 6. Il est considéré pour cet arrangement que les cylindres 3 et 4 fonctionnent toujours dans le même mode et que les cylindres 2 et 5 fonctionnent toujours dans le même mode. Ainsi si le cylindre 2 fonctionne en mode thermique, le cylindre 3 fonctionne aussi en mode thermique. De même si le cylindre 4 fonctionne en mode thermique, le cylindre 5 fonctionne aussi en mode thermique. Cependant le mode commun des cylindres 4, 5 est indépendant du mode des cylindres 2, 3.
Sur cette hypothèse de fonctionnement, il est possible d'utiliser un premier moyen de by-pass 36 recevant une conduite d'échappement réunissant en un flux commun les deux conduites d'échappement individuelles 32, 33, respectivement issues des cylindres 2 et 3. Ce premier moyen de by-pass 36 dirige le flux vers le pot catalytique 10 lorsque les cylindres 2 et 3 fonctionnent en mode thermique. Au contraire le premier moyen de by-pass 36 dirige le flux directement vers l'aval du pot catalytique 10 lorsque les cylindres 2 et 3 fonctionnent dans l'un des modes pneumatiques.
Un deuxième moyen de by-pass 39 réalise la même fonction pour les conduites d'échappement individuelles 34, 35, respectivement issues des cylindres 4 et 5. Un tel arrangement permet ainsi d'économiser deux moyens de by-pass. Il oblige à commander les deux cylindres de chaque paire 2, 3 et 4, 5, selon un mode commun.
Il est à noter qu'une pluralité de cylindres fonctionnant en permanence dans le même mode, ne nécessite un moyen de by-pass 36-39 que si ce mode commun est parfois un mode pneumatique. Ainsi, si les cylindres 2 et 3 fonctionnent toujours dans un mode thermique, il peut être fait l'économie du moyen de by-pass 36 associé. Ceci est illustré par l'arrangement de la figure 7.
Les différentes figures 4-7 présentent des arrangements où les moyens de by-pass 36-39 sont connectés en parallèle. Une connexion en cascade est encore possible telle qu'illustré à la figure 8, où une sortie pour gaz brûlé d'un moyen de by-pass 36-39 « cascadé » est connecté en amont d'un moyen de by-pass « cascadant ». Il est aussi possible de cascader selon la sortie pour air. Une telle connexion en cascade permet de réduire la longueur des conduites d'échappement. Cependant un tel arrangement en cascade impose qu'un cylindre ou une pluralité de cylindres ainsi « cascadé » fonctionne dans un mode dépendant du cylindre ou pluralité de cylindres « cascadant ».
Ainsi pour l'arrangement de la figure 8, le cylindre 5 est libre de son mode et son moyen de by-pass 39 peut au choix diriger ou non son 5 flux vers le pot catalytique 10. Le cylindre 4, « cascadé » peut fonctionner dans un des modes pneumatiques. Cependant il ne peut fonctionner en mode thermique que si le cylindre 5 « cascadant » fonctionne lui-même en mode thermique, afin que les gaz brûlés issu du cylindre 4 soit bien redirigés vers le pot catalytique 10. La contrainte se î o propage ainsi et le cylindre 2 ne peut fonctionner en mode thermique que si tous les autres cylindres 3-5 fonctionnent aussi en mode thermique.
Pour une cascade selon la sortie air, la contrainte serait la même mais pour le mode pneumatique.
15 L'une ou l'autre de ces contraintes n'est cependant pas pénalisante en ce qu'il est toujours possible d'adapter la répartition des cylindres affectés au mode thermique et les cylindres affectés aux modes pneumatiques, au moins en nombre. Ainsi pour l'arrangement de la figure 8, si un cylindre doit fonctionner en mode pneumatique ce sera
20 le cylindre 2. Si deux cylindres doivent fonctionner en mode pneumatique ce seront les cylindres 2 et 3. Si trois cylindres doivent fonctionner en mode pneumatique ce seront les cylindres 2, 3 et 4, etc.
Il est possible de réaliser tout arrangement parallèle ou cascadé, par cylindre ou pluralité de cylindres. Les éventuelles pluralités peuvent
25 comprendre des cylindres quelconques. Ainsi une première pluralité peut comprendre les cylindres 3 et 4. Les deux autres cylindres 2 et 5 peuvent être indépendants, avec chacun un moyen de by-pass associé ou réunis en une pluralité et partager un unique moyen de by-pass.
La commande d'un moyen de by-pass 36-39 reste conditionnée
30 par le mode de fonctionnement de son ou ses cylindre(s) associé(s) disposé à son amont, comme décrit précédemment. Un autre mode de réalisation selon l'invention permet de réaliser une protection du pot catalytique 10 sans modifier ni les soupapes, ni les conduites d'échappement et sans ajouter de moyen de by-pass. Ce mode de réalisation est décrit plus loin en relation avec le procédé de 5 commande.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'un moteur 1 tel que décrit précédemment dans ses différents modes de réalisation.
Selon l'invention il est possible de faire fonctionner en parallèle au î o moins un cylindre 2-5 en mode thermique et au moins un cylindre 2-5 dans l'un des modes pneumatiques.
Il apparaît à l'homme du métier que le choix des modes et des cylindres fonctionnant selon l'un ou l'autre mode tient avantageusement compte de conditions d'équilibre sur le vilebrequin. Ces conditions sont
15 liés à la répartition des calages angulaires respectifs des bielles des différents cylindres afin, de manière connue, de répartir les charges. Le respect de ces conditions d'équilibre est particulièrement avantageux lorsque les modes produisent des couples opposés comme par exemple dans une combinaison mode thermique (couple moteur) et mode
20 pneumatique pompe (couple résistant).
Ainsi pour un mode parallèle 2/2, où il est souhaité de faire fonctionner deux cylindres dans un des modes pneumatiques et deux cylindres dans le mode thermique, parmi quatre cylindres 2-5 disposé de manière classique en ligne, il est avantageusement associé d'une
25 part les cylindres 2 et 5 dans un mode commun et d'autre part les cylindres 3 et 4. D'autres combinaisons sont encore possibles.
Selon un mode de réalisation, au moins un des cylindres 2-5 est commandé en mode thermique, et au moins un des cylindres 2-5 est commandé en mode pneumatique moteur. Dans ce cas le (ou les)
30 cylindre(s) fonctionnant en mode pneumatique moteur vient (viennent) apporter un couple moteur qui s'ajoute au couple moteur produit par le ou les cylindres fonctionnant en mode thermique. Ceci permet, pour un même couple produit, de consommer moins de carburant et de limiter les émissions de polluants produites par le mode thermique.
Relativement au mode hybride série, où tous les cylindres 5 fonctionnent soit en mode thermique, soit en mode pneumatique, le mode hybride parallèle permet de réaliser différents modes intermédiaires et ainsi une progressivité de la coopération des modes thermiques et pneumatiques afin d'offrir une plus grande continuité. Il est ainsi possible entre un mode tout thermique et un mode tout î o pneumatique de réaliser selon l'invention un mode avec un cylindre en mode pneumatique, 2 cylindres en mode pneumatique, etc.
L'utilisation du mode cylindre non utilisé permet encore d'augmenter la progressivité. Ainsi entre un mode 2 cylindres en mode pneumatique et un mode 3 cylindres en mode pneumatique, il est
15 possible de réaliser un mode 2 cylindres en mode pneumatique et un cylindre non utilisé.
L'avantage principal d'un mode hybride parallèle selon l'invention est obtenu en panachant des cylindres 2-5 en mode thermique et des cylindres 2-5, avantageusement tous les cylindres restants, en mode
20 pneumatique pompe.
Ce mode de réalisation, paradoxal en ce qu'il fait coexister des cylindres produisant un couple moteur positif (mode thermique) avec des cylindres produisant un couple résistant négatif (mode pneumatique pompe) est cependant doublement intéressant au regard de la
25 réduction des émissions polluantes.
Un premier avantage est que, dans un tel mode hybride, le moteur stocke de l'énergie sous forme pneumatique dans le réservoir 26 d'air comprimé. Cette énergie peut ensuite être utilisée par au moins un cylindre 2-5 en mode pneumatique moteur. Ainsi le moteur 1 pollue
30 moins, certains cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique et un nombre réduit de cylindres 2-5 par rapport au total, fonctionnant en mode thermique. Ou bien le moteur 1 ne pollue pas du tout, lorsque tous les cylindres 2-5 fonctionnent en mode pneumatique moteur.
Ainsi il est possible de produire une telle énergie pneumatique, en faisant fonctionner les cylindres restant en mode thermique selon un point de fonctionnement plus élevé, et de stocker une telle énergie pneumatique dans des zones où il est possible d'utiliser pleinement le mode thermique, afin de pouvoir ensuite utiliser cette énergie stockée, dans des zones, tels les centres urbains, où il est souhaité moins polluer.
Un deuxième avantage est fourni par le contrôle du point de fonctionnement. Il est connu qu'un moteur/cylindre fonctionnant en mode thermique pollue proportionnellement moins à un couple plus élevé car le rendement global est alors amélioré. Il est ainsi intéressant d'augmenter le couple de fonctionnement d'un cylindre 2-5. Pour un même couple global produit en sortie du moteur 1, le couple d'un cylindre 2-5 augmente avec la réduction du nombre de cylindres fonctionnant en mode thermique.
Ainsi le fait de changer le mode de fonctionnent d'un cylindre 2-5 d'un mode thermique à un mode non utilisé, nécessite une augmentation du couple en proportion du nombre des cylindres fonctionnant en mode thermique restants.
De plus, le fait de changer le mode de fonctionnent d'un cylindre 2-5 d'un mode thermique ou d'un mode non utilisé vers un mode pneumatique pompe, en ce qu'il introduit un couple négatif supplémentaire dû aux efforts nécessaires pour comprimer et stocker l'air comprimé, nécessite une augmentation proportionnelle du couple des cylindres fonctionnant en mode thermique restants.
Ainsi le fait, selon l'invention, de paralléliser/panacher des cylindres 2-5 fonctionnant selon des modes moteur, résistant ou neutre, permet de déplacer le point de fonctionnement afin d'augmenter le couple en tant que de besoin pour réduire la production de polluants. Les nombreuses possibilités de combinaisons pour ledit panachage au niveau du nombre de cylindres et au niveau de l'utilisation de quatre modes possibles parmi : thermique, pneumatique moteur, non utilisé et pneumatique pompe, permet de réaliser une granularité fine de point de 5 fonctionnement différents. Ceci est avantageux afin d'adapter le point de fonctionnement au couple global effectivement demandé en sortie. Ceci permet avantageusement la mise en place de stratégies de commande permettant que tout cylindre fonctionnant en mode thermique, le fasse le plus souvent à un couple le plus élevé possible, î o afin globalement de réduire l'émission de polluants et de dioxyde de carbone.
L'unité de commande 6 est en charge de commander différents organes agissant sur le fonctionnement du moteur 1. Parmi ceux-ci l'unité de commande 6 est en charge de commander la quantité d'air
15 qui peut entrer globalement dans le moteur 1. Ceci se fait par exemple par commande d'un papillon 11 disposé dans la conduite d'admission 7 et si une soupape d'entrée d'air distincte est présente, par un dispositif analogue dans une conduite d'entrée d'air en amont de ladite soupape d'entrée d'air. Selon l'invention, il convient que l'unité de commande 6
20 augmente le volume d'air admis dans le moteur 1.
D'une part, cette augmentation est déterminée de manière à compenser la consommation d'air des cylindres commandés en mode pneumatique. Autrement dit il doit être introduit dans le moteur 1 une quantité d'air supplémentaire correspondant à l'air qui est comprimé et
25 stocké dans le réservoir 26 par le ou les cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique pompe.
D'autre part, cette augmentation est déterminée de manière à compenser l'augmentation de couple du ou des cylindres en mode thermique, afin de compenser le couple négatif produit par le ou les
30 cylindres fonctionnant en mode pneumatique pompe. Dans une architecture où la conduite d'entrée d'air et la conduite d'admission de carburant 7 sont confondues, une seule commande, par exemple du papillon 11 contrôle simultanément les deux paramètres de volume d'air et d'augmentation du couple.
II a été vu précédemment différents moyens permettant d'empêcher l'air issu d'un cylindre 2-5 fonctionnant en mode pneumatique de perturber le fonctionnement d'un pot catalytique 10. Ces différents moyens sont dans la mesure du possible commandés par l'unité de commande 6.
Ainsi si un moyen de by-pass 16, 36-39 est inclus dans le moteur
1, l'unité de commande 6 le commande en synchronisme avec le mode de fonctionnement du ou des cylindres associés, disposés en amont dudit moyen de by-pass 16, 36-39. Lorsqu'un cylindre 2-5 est commandé en mode pneumatique, le moyen de by-pass 16, 36-39 est commandé simultanément en position évitement, afin que l'air évite de traverser le pot catalytique 10. Au contraire lorsqu'un cylindre 2-5 est commandé en mode thermique, le moyen de by-pass 16, 36-39 est commandé simultanément en position traversée afin que les gaz brûlés traversent le pot catalytique 10.
Selon un autre mode de réalisation, alternatif ou complémentaire de l'utilisation d'un moyen de by-pass 16, 36-39, l'air, issu des cylindres 2-5 fonctionnant dans un des modes pneumatiques, peut être empêché d'atteindre le pot catalytique 10 au moyen d'un moyen de fermeture 28 tel que décrit précédemment. Ici encore, l'unité de commande 6 est avantageusement en charge de la commande de fermeture dudit moyen de fermeture 28 pour tout cylindre 2-5 fonctionnant en mode pneumatique. Le moyen de fermeture 28 est commandé en position fermée lorsque le cylindre 2-5 associé est commandé en mode pneumatique.
II a été vu précédemment qu'un pot catalytique 10 fonctionne dans de meilleures conditions en présence d'une richesse donnée, sensiblement égale à 1, et à une température élevée, sensiblement égale à celle des gaz brûlés d'échappement issus d'une combustion de mode thermique.
Afin que l'air issu des cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique ne vienne pas réduire la richesse et la température du pot catalytique 10, il est proposé des solutions d'évitement, empêchant l'air de traverser le pot catalytique 10.
Une autre solution à ce problème ne nécessitant pas de composant supplémentaire tel que moyen de fermeture 28 ou moyen de by-pass 16, 36-39 est la suivante.
Dans cette solution avantageuse, en ce qu'elle est entièrement réalisée par le procédé et par l'unité de commande 6, la baisse de richesse est compensée par l'unité de commande 6. Pour cela l'unité de commande 6 augmente autant que de nécessaire la richesse en augmentant la quantité de carburant relative au niveau de l'admission. Ainsi l'unité de commande 6 augmente la richesse à l'admission en proportion et afin d'anticiper la réduction de richesse à l'échappement occasionnée par la dilution des gaz brûlés par l'air issu des cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique. Ainsi le mélange présent à l'échappement 8 comprend des gaz brûlés d'échappement, issus de cylindres 2-5 fonctionnant en mode thermique, mélangés à de l'air issu des cylindres 2-5 fonctionnant en mode pneumatique, le mélange final ayant une richesse donnée, correspondant à la valeur de richesse attendu par le pot catalytique 10 et lui permettant de fonctionner de manière optimale. Ainsi le mélange est en totalité dirigé de manière à traverser le pot catalytique 10 sans aucun dispositif de filtrage ou de séparation. De cette façon, en ne modifiant que l'unité de commande 6, il est possible de réaliser un mode de fonctionnement où le fonctionnement du pot catalytique 10 reste optimal afin de réaliser correctement sa fonction anti-pollution. En contrepartie de sa simplicité et du gain de coût offert par les composants supprimés (moyen de fermeture, moyen de by-pass), le coût de ce mode de fonctionnement est une augmentation de la consommation de carburant, à performances motrices égales.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur hybride thermique / pneumatique comprenant plusieurs cylindres (2-5) comprenant chacun une bielle synchronisée par un vilebrequin commun et une unité de commande (6) apte à faire fonctionner simultanément au moins un cylindre (2-5) en mode thermique et au moins un cylindre (2-5) en mode pneumatique, et dans lequel un cylindre (2-5) apte à fonctionner en mode pneumatique comprend au moins une soupape d'entrée d'air reliée à un circuit d'entrée d'air, au moins une soupape de sortie d'air reliée à un circuit de sortie d'air, au moins une soupape de charge (22-25) reliée à un réservoir (26) d'air comprimé, au moins une soupape d'admission (12- 15) de carburant reliée à un circuit d'admission (7) de carburant et au moins une soupape d'échappement (18-21) reliée à un circuit d'échappement (8) de gaz d'échappement, lesdites soupapes d'admission et d'échappement (12-15,18-21) s'ouvrant et se fermant en fonction du cycle thermique, où ladite au moins une soupape d'entrée d'air, respectivement ledit circuit d'entrée d'air, est confondu(e) avec une soupape d'admission (12-15) de carburant, respectivement avec un circuit d'admission (7) de carburant, où ladite au moins une soupape de sortie d'air, respectivement ledit circuit de sortie d'air, est confondu(e) avec une soupape d'échappement (18-21) de gaz d'échappement, respectivement avec un circuit d'échappement (8) de gaz d'échappement, l'unité de commande (6) étant configurée pour ne pas injecter de carburant dans ledit circuit d'admission (7) de carburant lorsque le cylindre (2-5) fonctionne en mode pneumatique, caractérisé en ce qu'un circuit d'échappement (8, 32-35) associé à un cylindre (2-5) apte à fonctionner en mode pneumatique comprend un moyen de fermeture (28) apte à être commandé par l'unité de commande (6).
2. Moteur selon la revendication 1, où le mode pneumatique comprend un mode pneumatique pompe où l'air admis est comprimé par le cylindre (2-5) et stocké dans un réservoir (26) d'air comprimé et un mode pneumatique moteur où l'air comprimé dudit réservoir (26) d'air comprimé est détendu pour entraîner le cylindre (2-5) et faire tourner le vilebrequin.
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, où chaque circuit d'échappement (8) collectant les conduites d'échappement individuelles
(32-35) d'une pluralité d'au moins un cylindre (2-5) apte à fonctionner en mode pneumatique et fonctionnant simultanément dans un même mode comprend un moyen de by-pass (36-39) apte à permettre de sélectivement éviter ou non audit circuit d'échappement (8) de traverser un pot catalytique (10).
4. Procédé de commande d'un moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- commande d'au moins un des cylindres (2-5) en mode thermique,
- commande d'au moins un autre des cylindres (2-5) en mode pneumatique.
5. Procédé selon la revendication 4, comprenant les étapes suivantes :
- commande d'au moins un des cylindres (2-5) en mode thermique,
- commande des autres cylindres (2-5) en mode pneumatique pompe.
6. Procédé selon la revendication 5, où l'unité de commande (6) augmente le volume d'air admis dans le moteur (1) afin de compenser la consommation d'air des cylindres (2-5) commandés en mode pneumatique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6 où l'unité de commande (6) augmente le couple desdits au moins un cylindre (2-5) commandés en mode thermique de manière à compenser le couple négatif produit par lesdits autres cylindres (2-5) commandés en mode pneumatique pompe.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, où l'unité de commande (6) empêche l'air issu d'un cylindre (2-5) commandé en mode pneumatique de traverser le pot catalytique (10) en commandant le moyen de by-pass (36-39) associé au dit cylindre (2-5) en position évitement.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, où l'unité de commande (6) empêche l'air issu d'un cylindre (2-5) commandé en mode pneumatique d'atteindre le pot catalytique (10) en commandant le moyen de fermeture (28) en position fermée.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, où l'unité de commande (6) compense une baisse de richesse à l'échappement, due à une dilution par l'air issu des cylindres (2-5) commandés en mode pneumatique, en augmentant en conséquence la richesse à l'admission.
11. Procédé selon la revendication 4, comprenant les étapes suivantes : - commande d'au moins un des cylindres (2-5) en mode thermique,
- commande des autres cylindres (2-5) en mode pneumatique moteur.
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