CH658884A5 - Groupe moteur a combustion interne. - Google Patents

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CH658884A5 CH4707/84A CH470784A CH658884A5 CH 658884 A5 CH658884 A5 CH 658884A5 CH 4707/84 A CH4707/84 A CH 4707/84A CH 470784 A CH470784 A CH 470784A CH 658884 A5 CH658884 A5 CH 658884A5
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Description

658 884
2

Claims (2)

REVENDICATIONS
1. Groupe moteur à combustion interne comprenant un moteur à combustion interne (II) muni d'une admission (12) à travers laquelle du gaz est délivré au moteur, un échappement (13) au travers duquel s'échappent les gaz d'échappement hors du moteur et un vilebrequin (14) pour délivrer la puissance du moteur, une première turbine (15) reliée à cet échappement et entraînée par les gaz d'échappement, un turbocompresseur (16) entraîné par cette première turbine et relié à cette admission pour alimenter celle-ci en gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte une seconde turbine (17) entraînée par les gaz d'échappement et reliée par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse commandé (18, 19, 20) au vilebrequin.
2. Groupe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le variateur de vitesse commandé comporte un générateur (18) entraîné par la seconde turbine (17), un moteur électrique (20) relié au vilebrequin (14) et un dispositif de commande (19) commandant des organes interrupteurs entre le générateur et le moteur électrique, de sorte que le rapport de vitesse entre la seconde turbine et le moteur électrique soit adapté aux conditions de fonctionnement du moteur à combustion (11).
La présente invention se rapporte à un groupe moteur à combustion interne du type dans lequel un turbocompresseur est utilisé pour introduire le gaz dans l'admission du moteur à combustion. Le turbocompresseur est entraîné par une turbine qui, elle, est entraînée par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne.
Un problème avec les moteurs alimentés par turbocompresseur réside dans le fait que le turbocompresseur doit être dimensionné de telle façon que l'engin ne reçoive pas trop de gaz d'alimentation à une vitesse de fonctionnement normale. De ce fait le moteur est insuffisamment alimenté à des vitesses de fonctionnement lentes. De plus, les gaz d'échappement, après la turbine, contiennent une quantité substantielle d'énergie. Cette énergie n'est pas utilisée.
La présente invention, qui est définie dans la revendication 1, a pour but de perfectionner l'alimentation du moteur à basses vitesses et également d'utiliser mieux l'énergie se trouvant dans les gaz d'échappement.
Deux formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-dessous en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 illustre un groupe moteur à combustion interne présentant deux turbines reliées en série et la figure 2 illustre un groupe dans lequel les turbines sont reliées en parallèle.
Le groupe moteur à combustion interne illustré dans les figures comporte un moteur à combustion 11 muni d'un orifice d'alimentation 12 à travers lequel un gaz comburant est délivré au moteur et une sortie 13 à travers laquelle les gaz d'échappement s'échappent hors du moteur. Le moteur est également muni d'un vilebrequin 14 comme prise de puissance du moteur. La puissance délivrée par le moteur peut être utilisée par exemple pour entraîner un véhicule. Du gaz est alimenté dans l'admission 12 par un turbocompresseur 16 à travers un conduit 27. Le turbocompresseur est entraîné par une première turbine 15 par l'intermédiaire d'un arbre 21. La première turbine 15 et une seconde turbine 17 sont disposées de manière à être entraînées par les gaz d'échappement provenant de l'échappement 13. Dans la forme d'exécution illustrée à la figure 1, les gaz d'échappement sont dirigés à travers un conduit 31 vers une première turbine 15 et à partir de là à travers un conduit 32 vers une seconde turbine 17. Les deux turbines sont ainsi reliées en série. Dans l'exemple de la figure 2 les gaz d'échappement sont délivrés à travers un conduit 41 aux deux turbines 15 et 17 qui sont ainsi reliées en parallèle à la sortie du moteur. La seconde turbine 17 est reliée par un axe 22 à un générateur 18 qui par l'intermédiaire de conducteurs 23 est relié à un dispositif de commande 19 qui contient des organes inter-5 rupteurs entre le générateur et un moteur électrique 20. Le moteur électrique 20 qui pourrait être de préférence le moteur du démarreur du moteur reçoit sa puissance par les conducteurs 24 et est connecté au vilebrequin 14 du moteur. Des organes de détection 25 sont disposés de manière à détecter les conditions de fonctionnement du io moteur et pour délivrer des signaux de commande à travers un conducteur 26 au dispositif de commande 19. Le générateur 18, le dispositif de commande 19 et le moteur électrique 20 forment ensemble un réducteur commandé à l'aide duquel le rapport de vitesse entre la seconde turbine 17 et le moteur électrique est adapté aux conditions '5 de fonctionnement du moteur à combustion.
Le réducteur commandé 18,19,20 est commandé à l'aide de signaux de commande provenant des moyens de détection 25 et délivré au dispositif de commande 19. Ces signaux peuvent être obtenus à partir de différents paramètres représentant les conditions 20 de fonctionnement du moteur à combustion. De tels paramètres peuvent par exemple être la vitesse du moteur, la pression dans l'alimentation ou l'échappement du moteur et le couple délivré par le moteur. A de faibles vitesses de fonctionnement du moteur à combustion, le flux de gaz à travers le moteur est relativement faible, ce 25 qui veut dire qu'une relativement grande quantité de l'énergie disponible dans les gaz d'échappement doit être utilisée par la première turbine 15 de sorte que le turbocompresseur 16 soit entraîné pour délivrer la quantité de gaz nécessaire par le moteur afin de donner un couple de sortie élevé. Cela est réalisé dans la forme d'exécution 30 de la figure 1 en chargeant le générateur 18 de telle façon que la vitesse de la seconde turbine 17 devienne faible. Cela conduit à un faible rapport de pression au travers de la seconde turbine 17. Le rapport de pression au travers de la première turbine 15 devient ainsi élevé, de sorte qu'une puissance élevée est prélevée pour entraîner le 35 turbocompresseur 16. Lorsque la vitesse du moteur à combustion devient plus élevée, la seconde turbine 17 peut tourner plus rapidement. Cette vitesse est commandée par le dispositif de commande 19 en chargeant le générateur 18, de sorte que le turbocompresseur 16 délivre la quantité de gaz nécessaire pour un fonctionnement efficace 40 du moteur à combustion. Lorsque la deuxième turbine 17 tourne à une vitesse plus élevée, son efficacité devient plus grande, de sorte que la puissance délivrée au générateur 18 devient importante. Cette puissance est transférée par le dispositif de commande 19 au moteur électrique 20 qui pourrait être un moteur à induction du type à cage 45 d'écureuil connecté directement sur le vilebrequin 14 du moteur à combustion 11. Le moteur électrique est de préférence le démarreur du moteur à combustion. Dans la forme d'exécution de la figure 2, le rapport de pression au travers de la première turbine 15 est maintenu haut pour des vitesses de fonctionnement basses du moteur à 50 combustion en laissant tourner la seconde turbine 17 à une grande vitesse. Pour maintenir cette vitesse élevée, la seconde turbine 17 ne doit pas être chargée. A des vitesses de fonctionnement plus élevées du moteur, la vitesse de la seconde turbine 17 est diminuée en chargeant le générateur 18. La puissance ainsi générée est transférée par 55 le dispositif de commande 19 au moteur électrique 20, de sorte que la puissance des gaz d'échappement est transférée au vilebrequin 14 du moteur à combustion 11.
Le variateur de vitesse commandé pourrait comporter une transmission hydraulique ou une boîte à vitesses mécanique à la place de 60 la transmission électrique illustrée. La transmission hydraulique comprendrait une pompe de capacité variable entraînée par la seconde turbine et un moteur hydraulique relié au vilebrequin. Si une boîte à vitesses mécanique est utilisée, il faut pouvoir changer entre au moins deux rapports.
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