EP0288538A1 - Ensemble de balayage pour la suralimentation et/ou l'aspiration des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Ensemble de balayage pour la suralimentation et/ou l'aspiration des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

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EP0288538A1
EP0288538A1 EP87907512A EP87907512A EP0288538A1 EP 0288538 A1 EP0288538 A1 EP 0288538A1 EP 87907512 A EP87907512 A EP 87907512A EP 87907512 A EP87907512 A EP 87907512A EP 0288538 A1 EP0288538 A1 EP 0288538A1
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EP
European Patent Office
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compressor
vacuum cleaner
assembly
turbine
exhaust
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Withdrawn
Application number
EP87907512A
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German (de)
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Inventor
Jean Girard
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Original Assignee
Individual
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    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • 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
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B35/00—Engines characterised by provision of pumps for sucking combustion residues from cylinders
    • F02B35/02—Engines characterised by provision of pumps for sucking combustion residues from cylinders using rotary pumps
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • 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
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Sweeping assembly for supercharging and / or extracting exhaust gases from an internal combustion engine.
  • the invention relates to a scanning assembly for supercharging and / or aeration of the exhaust gases of an internal combustion engine.
  • a principle of current supercharging we have the exhaust gases which drive a turbine placed at the exhaust outlet connected directly by the same axis to another turbine which compresses the air, then cooled by an air-air exchanger in the '' intake circuit assembly only.
  • the turbo-compressor assembly is only cooled by the passage of the intake air and, on the other hand, has the drawback of a certain response time.
  • the object of the invention is to provide a solution to these problems while improving if necessary the evacuation of the burnt gases.
  • the invention also relates to a scanning pump device for an internal combustion engine characterized by the presence in each of the intake and / or exhaust pipes corresponding to a cylinder of a mini turbine, (5) each integral with a common shaft (4) externally connected to drive means.
  • the drive means of the compressor! (2) and / or vacuum cleaner (1) assemblies consist of turbines (6) on the ends of the shafts, placed in a block. exhaust gas recuperator.
  • the drive means of the compressor and vacuum cleaner assemblies consist of pinions or pulleys (8) fixed on the ends of the shafts (4) of these compressor and / or vacuum cleaner assemblies (1) and driven by a pinion or pulley (7 ) placed at the outlet of the camshaft (s) or crankshaft.
  • each of the compressor (2) and vacuum cleaner (l) blocks integral or independent of the cylinder head (9). Is. obtained by foundry and is of length substantially equal to the cylinder head. width 5 to 7 cm and height 10 to 15 cm.
  • the block is provided with machining for its attachment to the inlet of the intake pipes (22) for one, exhaust for the other (23). Inside these blocks are provided the cooling circuit (24), the air ducts in S shape to place in each of them a propeller (5) as well as the bearings (25) for fixing the bearings (26) of the shaft (4).
  • the number of conduits is equal to the number of cylinders as well as the number of propellers.
  • the exhaust gas recuperator block (3) is obtained directly from the foundry to obtain the cooling circuit (24) as well as the exhaust outlet conduits (28), and is composed of a chamber (29) where the exhaust gas, two exhaust gas outlets (40), two flaps (30) regulating the outlet of one or two turbines (6) each coupled to a shaft.
  • a parallelepiped of a length substantially equal to the width of the cylinder head plus the width of a compressor unit (2) and vacuum cleaner (1), of width 7 to 10 cm, and of height 10 to 15 cm, is provided with means for fixing either at the front or at the rear of the cylinder head (9) on the vacuum cleaner (1) and compressor (2) assemblies or on the cylinder head (9).
  • the regulation assembly comprising a non-return valve (20) on each intake manifold, the valves (20) connected together by a pipe (32), one end of which supplies a valve (11) for opening or closing the shutter (30) for controlling the turbine (6) of the compressor block, and the other end of which has a valve (13) for limiting the boost pressure which will be controlled from the vacuum existing in the air filter.
  • the depression will open the valve (13) for boost pressure limitation
  • the boost pressure will control by a line (33) connecting the shutter opening valve (30), disposed in the block (3) gas recuperator exhaust allowing the supply of the turbine (6) integral with the shaft (4).
  • the turbines (5) are fixed to a splined shaft (4) which is used to mount the corarpressor (2) or vacuum cleaner (1) assembly in the block.
  • the bore of the bearings (25) is designed to receive a bearing (26) in each of them, as well as a bore (41) of greater diameter placed opposite the fixing of the recovery unit (3) attached either to the front or to the rear of the cylinder head.
  • a washer (42) and a stop (43) are placed in the large assembly (41) . From there, the following assembly is to be carried out by taking the grooved axis (4), shouldered at one end, threaded and ground to a different diameter to receive a bearing yes will be on the recuperator block (3) to the other end.
  • the threaded end piece is engaged through the stop (43) the washer (42), from the inside of the first intake or exhaust manifold, we place the spacer (44) which will serve as a bearing stop (26) which will be slipped inside the first bearing (25) and will be fixed by special glue. Then a spacer with shoulder (45) is placed to limit the loss of air between each tube.
  • the first propeller (5) is always slid through the same intake or exhaust duct.
  • This operation is carried out by gradually pushing the axis (4) and then passing through the second air duct to introduce a spacer (44) then a bearing (26) still fixed by adhesive, another spacer (45) a propeller (5) while pushing the axis (4) which will arrive in the third air duct and so on depending on the number of cylinders, to the last air duct where the last spacer (45) and the last propeller (5) are passed, then push the axis (4) which will open at the other end where the last spacer (46) and the last bearing (26) will be placed on the compressor block (2) vacuum cleaner (1) L axis is held in its working position by a second stop which will be placed on the shoulder of the axis (4) and the operating clearance will be adjusted by the thickness of a plug (47) fixed on the block (1 ).
  • the recovery unit (3) is machined on the face (48) for attachment to the compressor and vacuum cleaner assembly (s) (1) and / or on the cylinder head and bored with one or two holes for the passage of one or two axes (4) depending on the device chosen, the compressor and / or vacuum cleaner assembly (s) (1); in this recovery unit (3) the spacer (s) (50) and the one or more turbines (6) are slid by the outlet (40) of the exhaust gases before approaching the recovery unit (3) to allow the fixing of the turbine (s) (6) on the axes (4).
  • FIG. 2 represents the overall view of a supercharging device with a drive by the exhaust gases.
  • FIG. 3 represents the overall view of an exhaust gas suction device with a drive system actuated by the exhaust gases.
  • FIG. 4 represents the overall view of a supercharging device with a mechanical drive and the suction of the exhaust gases by the exhaust gases.
  • FIG. 5 represents the overall view of a supercharging device with a drive by the exhaust gases and the suction of the mechanical exhaust gases.
  • FIG. 6 represents the overall view of a device for supercharging and suction of exhaust gases by mechanical drive.
  • FIG. 7 represents the overall view of a supercharging device by mechanical drive.
  • FIG. 8 represents the overall view of a suction device by mechanical drive.
  • FIG. 10 represents the regulating valve (10) represented in the overall figure 4 - 6 - 7.
  • FIG. 11 represents the valve (11) for controlling the opening or closing of the flap (30) placed inside the recovery unit (3) on the turbine side (6) for driving the compressor assembly, represented in FIG. 1 - 2- 5.
  • FIG. 12 represents the valve (12) for controlling the closing or opening of the flap (30) placed inside the recovery unit (3) of exhaust gas on the turbine side (6) for driving the vacuum cleaner assembly in a device for driving by gases. for the compressor and vacuum cleaner assemblies, shown in Figure 1 - 2- 5.
  • - Figure 13 shows the vacuum control valve (13) for supplying the valve (12) for opening or closing the shutter ( 30) placed in the recuperator block (3) on the turbine side (6) for driving the vacuum cleaner assembly, represented in FIG. 1 -2- 4- 5.
  • FIG. 14 represents the valve (14) of the control flap (37) for diverting the exhaust gases placed at the inlet of the recuperator block (3) shown in FIG. 1 - 2 - 5.
  • FIG. 15 represents the adjustable valve (15) for supplying the valves (18) and (19) for controlling the opening or closing of the flaps (30) placed in the exhaust gas recovery unit (3) shown in figure 3.
  • FIG. 16 represents the valve (16) for controlling the closing or opening of the flap (30) placed in the exhaust gas recovery block (3) on the compressor assembly side, represented in FIG. 4. represents the valve (17) for closing the shutter (30) placed in the exhaust gas recovery unit (3) on the vacuum cleaner assembly side, represented in FIG. 4.
  • FIG. 18 represents the valve (18) for controlling the opening or closing of the flap (30) placed in the recovery unit (3) of exhaust gas on the turbine side (6) vacuum cleaner, shown in FIG. 3.
  • FIG. 19 represents the valve (19) for controlling the opening or closing of the flap (30) placed in the exhaust gas recovery block (3) on the compressor assembly side, represented in FIG. 3.
  • FIG. 20 represents the check valve (20) placed at the inlet of each intake manifold.
  • FIG. 21 represents the valve (21) for exhaust gas suction safety placed upstream of each suction turbine (6).
  • FIG. 22 represents the overall view of the principle of mechanical drive of the compressor block (2) or vacuum cleaner (1) by camshaft.
  • FIG. 23 represents the overall view of the principle of mechanical drive of the compressor block (2) or vacuum cleaner (1) by the crankshaft.
  • FIG. 24 represents the overall view of the principle of mechanical drive of the compressor block (2) and vacuum cleaner (1) by camshaft.
  • FIG. 25 represents the overall view of the principle of mechanical drive of the compressor block (2) and vacuum cleaner (1) by the crankshaft.
  • FIG. 26 represents the entire recovery unit (3) and its sections A-A B-B C-C.
  • FIG. 27 represents a view of the assembly of a compressor (2) or vacuum cleaner (1) assembly and its axis (4).
  • FIG. 28 represents the section A-A and C-C of a compressor (2) or vacuum cleaner (1) assembly represented in FIG. 27.
  • FIG. 29 represents the assembly of the exhaust gas recuperator block (3) on the compressor (2) or vacuum cleaner (1) assembly.
  • a device using pure exhaust gases compress the supply and suck the exhaust gases, at idle or at low engine speed, the exhaust gases exit by the deflection (35) at the inlet of the block recuperator (3) and as soon as the engine takes a higher speed a vacuum valve (14) controlled by a line (36) taken on the air filter controls the opening of the deflection flap (37). From this moment the gases exit through the turbine (6) placed in the recovery unit (3) on the compressor assembly side (2), and the compressor assembly (2) is driven to the desired boost pressure. supercharging is obtained, a flap (30) placed at the inlet of the turbine (6) compressor inside the recuperator block (3) gradually closes until only the quantity of exhaust gas necessary to keep the boost pressure taken at the inlet of each intake manifold (22).
  • the boost pressure adjustable by the valve (11) corresponds to a depression in the air filter, this depression controls an adjustable valve (13) opening the flap (30) placed in the recovery unit (3) to control the drive. of the turbine (6) of the vacuum cleaner assembly (1).
  • the adjustable valve (13) of the vacuum cleaner circuit closes and the cycle starts again.
  • a pulley or a pinion (8) is fixed at the outlet of the shaft (4) of the compressor block (2) and of the vacuum cleaner block (1) which are driven by a pulley or a pinion ( 7) fixed at the outlet of the camshaft (s) or of the crankshaft through a speed multiplier assembly (38).
  • the compressor (2) and vacuum cleaner (1) assemblies are driven either directly when the engine is started, or put into operation at a higher speed via a clutch pulley (7) placed at the outlet of the camshafts or crankshaft. As soon as the boost pressure is reached at the inlet of each cylinder, a regulating valve (10) opens to allow excess pressure.
  • a flap (30) placed in the recuperator block (3) on the compressor assembly side (2) gradually closes to obtain the necessary flow of exhaust gas at the speed of the compressor block (2) via an adjustable valve (11) controlled by the boost pressure taken at the inlet of each intake manifold
  • the boost pressure corresponds to a vacuum in the air filter (39).
  • This vacuum controls a regulating valve (13), by opening, will supply the adjustable valve (12) for opening the shutter ( 30) placed in the recovery unit (3) on the suction side because the vo let (30) is kept for regulating the boost pressure.
  • the vacuum cleaner assembly (1) is driven at its mechanical speed.
  • the regulating valve (13) closes, then the shutter (30) placed in the recovery unit ( 3) on the vacuum unit side (1) closes again and the cycle starts again as soon as the speed rises.
  • a vacuum-controlled regulating valve (13) opens to control the opening of the flap (30) placed in the recovery unit (3) on the vacuum cleaner side (l) through l 'intermediate of the valve (17) and simultaneously closes the flap (30) placed in the recuperator block (3) on the compressor side via the valve (16).
  • the boost pressure is regulated by the valve (10).
  • This boost pressure corresponds to a vacuum in the air filter.
  • This vacuum serves to open the adjustable valve (13) which will control the other adjustable valve (12) for opening the shutter (30) of the vacuum cleaner assembly (1).
  • This adjustable valve (12) is supplied by the boost pressure taken from each intake manifold.
  • the advantage is to be able to cool the compressor (2), vacuum cleaner (1) and recovery unit (3) assemblies by the engine cooling circuit, which eliminates the air-air cooling exchanger. With the presence of a turbine (5) at the inlet of each cylinder, the response time of the engine is reduced and the presence of a turbine (5) at the outlet of each exhaust manifold empties the cylinders to the maximum therefore to find a better quality mixture with the explosion, and to be able to fill more.
  • the invention is not limited to the embodiments described above, so it can be provided that the where the shafts (4) of the turbine carriers are not driven.
  • the operation of the vacuum cleaner assembly (1) is carried out directly by the passage of the exhaust gases through each turbine (5) which give a progressive speed to the shaft (4) integral with the turbines (5). and the compressor assembly is driven by the passage of the air sucked through each turbine (5).

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Abstract

Ce dispositif à pompe de balayage pour moteur à combustion interne est caractérisé par la présence dans chacune des tubulures d'admission et/ou d'échappement correspondant à un cylindre d'une mini turbine (5) solidaire d'un arbre commun (4) relié extérieurement soit à un entraînement par turbine (6) placé à l'intérieur d'un bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement, ou par l'intermédiaire d'un pignon ou poulie (8) entraîné soit par l'arbre à cames (7), soit par le vilebrequin.

Description

Ensemble de balayage pour la suralimentation et/ou l'aspir ation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.
L'invention concerne un ensemble de balayage pour la suralimentation et/ou l'aapiration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Dans un principe de suralimentation courant nous avons les gaz d'échappement qui entrainent une turbine placée à la sortie d'échappement reliée directement par le même axe à une autre turbine qui compresse l'air, ensuite refroidi par un échangeur air-air dans l'ensemble circuit admission seulement.Dans un tel dispositif l'ensemble turbo-compresseur est seulement refroidi par le passage de l'air aspiré et d'autre part,présente l'inconvénient d'un certain temps de réponse.
L'objet de l'invention est d'apporter une solution à ces problèmes tout en améliorant si nécessaire l'évacuation des gaz brûlés.
Dans cette invention plusieurs possibilités de montages sont prévues selon l'utilité et le rendement du moteur voulu.
L'invention concerne aussi un dispositif à pompe de balayage pour moteur à combustion interne caractérisé par la présence dans chacune des tubulures d'admission et/ou d'échappement correspondant à un cylindre d'une mini turbine, (5) chacune solidaire d'un arbre commun (4) relié extérieurement à des moyens d'entrainement. Selon d'autres caractéristiques, et en référence aux dessins joints, les moyens d'entrainement des ensembles compresseur!, (2) et/ou aspirateur (1) sont constitués de turbines (6) sur les extrémités des arbres,placées dans un bloc récupérateur de gaz d'échappement. in variante les moyens d'entrainement des ensembles compresseurs et aspirateurs sont constitués de pignons ou poulies (8) fixés sur les extrémités des arbres (4) de ces ensembles compresseur et/ou aspirateur (1) et entrainés par un pignon ou poulie (7) placé à la sortie du ou des arbres à cames ou du vilebrequin.
En variante intermédiaire, les moyens d'entrainement de l'ensemble compresseur (2) comportant une turbine (5) et l'ensemble aspirateur (1) est entrainé mécaniquement par pignon ou poulie (8) ou inversement. Selon un mode de réalisation particulier chacun des blocs compresseur (2) et aspirateur (l) solidaire ou indépendant de la culasse (9) .est. obtenu par fonderie et est de longueur sensiblement égale à la culasse.de largeur 5 à 7 cm et de hauteur 10 à 15 cm. Le bloc est pourvu d'usinages pour sa fixation à l'entrée des tubulures admission (22) pour l'un, échappement pour l'autre (23) .A l'intérieur de ces blocs sont prévus le circuit de refroidissement (24), les conduits d'air en forme de S pour y placer dans chacun d'eux une hélice (5) ainsi que les paliers (25) de fixation des roulements (26) de l'arbre (4). Le nombre de conduits est égal au nombre de cylindres ainsi que nombre d'hélices.
Le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement est obtenu directement de fonderie pour obtenir le circuit de refroidissement (24) ainsi que les conduits sortie d'échappement (28), et est composé d'une chambre (29) où viennent les gaz d'échappement, de deux sorties (40) de gaz d'échappement, de deux volets (30) de régulation de sortie d'.une ou deux turbines (6) attelées chacune à un arbre.Cbloc (3) en forme de parallèlipipède d'une longueur sensiblement égale à la largeur de la culasse plus In largeur d'un bloc compresseur (2) et aspirateur (1), de largeur 7 à 10 cm, et de hauteur 10 à 15 cm,est pourvu de moyens de fixation soit à l'avant soit à l'arrière de la culasse (9) sur les ensembles aspirateur (1) et compresseur (2) ou sur la culasse (9).
Un ensemble de régulation est prévu. L'ensemble de régulation comportant une valve (20) anti-retour sur chaque tubulure d'admission, les valves (20) reliées entre elles par une conduite (32) dont une extrémité alimente une valve (11) d'ouverture ou fermeture du volet (30) de commande turbine (6) du bloc compresseur, et dont l'autre extrémité comporte une valve (13) de limitation de la pression de suralimentation qui sera commandée à partir de la dépression existante dans le filtre à air.Dès que la dépression ouvrira la valve (13) de limitation de pression de suralimentation, la pression de suralimentation va commander par une conduite (33) de liaison la valve d'ouverture du volet (30), disposé dans le bloc (3) récupérateur de gaz d'échappement permettant l'alimentation de la turbine (6) solidaire de l'arbre (4).
Est prévu en amont de chaque turbine (5) d'aspiration de gaz d'échappement une conduite (34) reliée à l'extérieur et permettant l'aspiration d'air à l'extérieur lors du dépassement d'une dépression définie commandée par valve (21).
Les turbines (5) sont fixées sur un arbre (4) cannelé qui sert à réaliser le montage de l'ensemble corarpresseur (2) ou aspirateur (1) dans le bloc. L'alésage des paliers (25) est prévu pour recevoir un roulement (26) dans chacun d'eux, ainsi qu'un alésage (41) de diamètre supérieur placé à l'opposé de la fixation du bloc récupérateur (3) fixé soit à l'avant, soit à l'arrière de la culasse. Dans le grand élèsag (41) il est placé une rondelle (42) et une butée (43). A partir de là, le montage suivant est à réaliser en prenant l'axe (4) cannelé, épaulé à une extrémité, fileté et rectifié à un diamètre différent pour recevoir un roulement oui sera sur le bloc récupérateur (3) à l'autre extrémité. L'embout fileté est engagé à travers la butée (43) la rondelle (42), de l'intérieur de la première tubulure admission ou échappement, nous plaçons l'entretoise (44) qui servira de butée au roulement (26) qui sera glissé à l'intérieur du premier palier (25) et sera fixé par colle spéciale. Ensuite une entretoise avec épaulement (45) est placée pour limiter la perte d'air entre chaque tubulure. La première hélice (5) est glissés toujours par le même conduit admission ou échappement. Cette opération s'effectue en poussant progressivement l'axe (4) et passer ensuite dans le deuxiime conduit d'air pour introduire une entretoise (44) puis un roulement (26) toujours fixé par colle, encore une entretoise (45) une hélice (5) tout en poussant l'axe (4) qui arrivera dans le troisième conduit d'air et ainsi de suite en fonction du nombre de cylindres, jusqu'au dernier conduit d'air où la dernière entretoise (45) et la dernière hélice (5) sont passées, puis pousser l'axe (4) qui débouchera à l'autre extrémité où la dernière entretoise (46) et lé dernier roulement (26) seront posés sur le bloc compresseur (2) aspirateur (1) L'axe est maintenu dans sa position travail par une deuxième butée qui sera mise sur l'épaulement de l'axe (4) et le jeu de fonctionnement sera ajusté parr l'épaisseur d'un bouchon (47) fixé sur le bloc (1). Cet assemblage terminé, nous retrouvons l'axe (4) dépassant 6 à 10 cm pour recevoir le mode d'entrainement choisi.
Le bloc récupérateur (3) est usiné sur la face (48) de fixation sur le ou les ensembles compresseur et aspirateur (1) et/ou sur la culasse et alésé d'un ou deux trous pour le passage d'un ou deux axes (4) ceci en fonction du dispositif choisi, du ou des ensembles compresseur et/ou aspirateur (1); dans ce bloc récupérateur (3) la ou les entretoises (50) et la ou les turbines(6) sont glissées par la sortie (40) des gaz d'échappement avant d'approcher le bloc récupérateur (3) pour permettre la fixation de la ou des turbines (6) sur les axes (4). Ensuite, le bloc récupérateur (3) est fixé et la ou les turbines (6) sont maintenues par un écrou frein (49) sur les axes (4), viennent ensuite la ou les plaques de fermeture (31), prévues pour le montage de la ou les turbines sur le ou les axes (4), qui reçoivent le ou les roulements (26) pour maintenir l'embout du ou des axes (4). A titre d'illustration des différentes possibilités de montages prévus selon l'utilité et le rendement du moteur désiré, des dessins sont joints qui représentent:
-La figure lreprésente la vue d'ensemble d'un dispositif de suralimentation et d'aspiration avec un entrainement par les gaz d'échappement. -La figure 2 représente la vue d'ensemble d'un dispositif de suralimentation avec un entrainement par les gaz d'échappement.
-La figure 3 représente la vue d'ensemble d'un dispositif d'aspiration des gaz d'échappement avec un système d^entrainement actionné par les gaz d' échappement.
-La figure 4 représente la vue d'ensemble d'un dispositif de suralimentation avec un entrainement mécanique et l'aspiration des gaz d'échappement par les gaz d'échappement.
-La figure 5 représente la vue d' ensemble d'un dispositif de suralimentation avec un entrainement par les gaz d'échappement et l'aspiration des gaz d'échappement mécanique.
-La figure 6 représente la vue d'ensemble d'un dispositif de suralimentation et d'aspiration des gaz d'échappement par entrainement mécanique. -La figure 7 représente la vue d'ensemble d'un dispositif de suralimentation par entrainement mécanique.
-La figure 8 représente la vue d'ensemble d'un dispositif d'aspiration par entrainement mécanique.
-La figure 10 représente la valve (10) de régulation représentée sur la figure d'ensemble 4 - 6 - 7.
-La figure 11 représente la valve (11) de commande d'ouverture ou de fermeture du volet (30) placée à l'intérieur du bloc récupérateur (3) côté turbine (6) d'entrainement ensemble compresseur,représentée sur la figure 1 - 2- 5.
-La figure 12 représente la valve (12) de commande de fermeture ou d'ouverture du volet (30) placé à l'intérieur du bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté turbine (6) d' entrainement ensemble aspirateur dans un dispositif d' entrainement par les gaz. d'échappement pour les ensembles compresseur et aspirateur, représentée sur la figure 1 - 2- 5. -La figure 13 représente la valve (13) de commande à dépression pour alimenter la valve (12) d'ouverture ou de fermeture du volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté turbine (6) d'entrainement de l'ensemble aspirateur, représentée sur la figure 1 -2- 4- 5. -La figure 14 représente la valve (14) du volet de commande (37) de déviation des gaz d'échappement placé à l'entrée du bloc récupérateur (3) représenté sur la figure 1 - 2 - 5.
-La figure 15 représente la valve réglable (15) d'alimentation des valves (18) et (19) de commande d'ouverture ou de fermeture des volets (30) placés dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement représentée sur la figure 3.
-La figure 16 représente la valve (16) de commande de fermeture ou d'ouverture du volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté ensemble compresseur,représentée sur la figure 4. -La figure 17 représente la valve (17) de commande de fermeture du volet(30) placé dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté ensemble aspirateur,représentée sur la figure 4.
-La figure 18 représente la valve (18) de commande d'ouverture ou de fermeture du volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté turbine (6) aspirateur,représentée sur la figure 3. -La figure 19 représente la valve (19) de commande d'ouverture ou de fermeture du volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté ensemble compresseur ,représentée sur la figure 3. -La figure 20 représente le clapet (20) anti-retour placé à l'entrée de chaque tubulure d'admission.
-La figure 21 représente le clapet (21) de sécurité d'aspiration des gaz d'échappement placé en amont de chaque turbine (6) d'aspiration. -La figure 22 représente la vue d'ensemble du principe d'entrainement mécanique du bloc compresseur (2) ou aspirateur (1) par arbre àucames. -La figure 23 représente la vue d'ensemble du principe d'entrainement mécanique du bloc compresseur (2) ou aspirateur (1) par le vilebrequin. -La figure 24 représente la vue d'ensemble du principe d'entrainement mécanique du bloc compresssur (2) et aspirateur (1) par arbre à cames. -La figure 25 représente la vue d'ensemble du principe d'entrainement mécanique du bloc compresseur (2) et aspirateur (1) par le vilebrequin. -La figure 26 représente l'ensemble du bloc récupérateur (3) et ses coupes A-A B-B C-C.
-La figure 27 représente une vue de l'assemblage d'un ensemble compresseur (2) ou aspirateur (1) et son axe (4).
-La figure 28 représente la coupe A-A etC-C d'un ensemble compresseur (2) ou aspirateur (1) représenté sur la figure 27.
-La figure 29 représente l'assemblage du bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement sur l'ensemble compresseur (2) ou aspirateur (1). Dans un dispositif se servant des gaz d'échappement pur compresser l'alimentation et aspirer les gaz d'échappement, au ralenti ou à bas régime de moteur,les gaz d'échappement sortent par la déviation (35) à l'entrée du bloc récupérateur (3) et dès que le moteur prend un régime supérieur une valve (14) à dépression asservie par une conduite (36) prise sur le filtre à air commande l'ouverture du volet (37) de déviation. Dès cet instant les gaz sortent par la turbine (6) placée dans le bloc récupérateur (3) côté ensemble compresseur (2), et l'ensemble compresseur (2) est entrainé jusqu'à la pression de suralimentation désirée .Dès que la pression de suralimentation est obtenue , un volet (30) placé à l'entrée de la turbine (6) compresseur à l'intérieur du bloc récupérateur (3) se ferme progressivement jusqu'à obtenir seulement la quantité de gaz d'échappement nécessaire pour garder la pression de suralimentation prise à l'entrée de chaque tubulure d'admission (22).
La pression de suralimentation réglable par la valve (11) correspond à une dépression dans le filtre à air,cette dépression commande une valve réglable (13) d'ouverture volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) pour commander l'entrainement de la turbine (6) de l'ensemble aspirateur (1). Dès que le moteur ralentit ,la dépression diminue à l'entrée des turbines compresseur (5),la valve réglable (13) du circuit aspirateur se referme et le cycle repart.
Il est possible d'avancer le moment d'ouverture du volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté ensemble aspirateur, par l'intermédiaire de la valve réglable (13) qui s'ouvre en fonction de la dépression.
Dans un dispositif par entrainement mécanique,une poulie ou un pignon (8) est fixé à la sortie de l'arbre (4) du bloc compresseur (2) et du bloc aspirateur (1) qui sont entrainés par une poulie ou un pignon (7) fixé à la sortie du ou des arbres à cames ou du vilebrequin en passant par un ensemble multiplicateur (38) de vitesse.
Les ensembles compresseur (2) et aspirateur (1) sont entraînés soit directement à la mise en route moteur, soit mis en fonctionnement à un régime plus élevé par l'intermédiaire d'une poulie (7) embrayable placée à la sortie du ou des arbres à cames ou du vilebrequin. Dès que la pression de suralimentation est atteinte à l'entrée de chaque cylindre, une valve de régulation (10) s'ouvre pour laisser l'excès de pression.
Cette pression supplémentaire est renvoyée dans le filtre à air(39) .
Du côté bloc aspirateur (1),l'aspiration est à la vitesse moteur.Il est prévu sur chaque tubulure (23) d'échappement une soupape (21) dans le cas d'un vide trop important. Dans un dispositif par entrainement mécanique pour le bloc aspirateur (1) et par les gaz d'échappement pour le bloc compresseur (2), au ralenti les gaz d'échappement sortent par la déviation (35)à l'entrée du bloc récupérateur(3) et l'ensemble aspirateur (l)est entrainé directement ou en roue libre dans le cas où l'entrainement serait une poulie embrayable(7).Dès que. moteur monte en régime le volet(37)de déviation s'ouvre,les gaz d'échappement passent à travers la turbine (6) placée dans le bloc récupérateur (3) côté ensemble compresseur (2) .Dans ce même temps la poulie (7) embraye l'entrainement de l'ensemble aspirateur (l).Dès que la pression de suralimentation est obtenue à l'entrée des cylindres, un volet (30) placé dans le bloc récupérateur(3) côté ensemble compresseur (2)se ferme progressivement pour obtenir le débit nécessaire de gaz d'échappement à la vitesse du bloc compresseur (2) par l'intermédiaire d'une valve réglable (11)commandée par la pression de suralimentation prise à l'entrée de chaque tubulure d' admission.La pression de suralimentation correspond à une dépression dans le filtre à air (39).Cette dépression commande une valve (13) de régulation, en s'ouvrant,va alimenter la valve réglable (12) de commande d'ouverture du volet(30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté aspiration car le volet (30) est conservé pour la régulation de la pression de suralimentation. Pendant ce temps l'ensemble aspirateur (1) est entrainé à sa vitesse mécanique.Dès que la dépression descend dans le filtre à air, la valve(13) de régulation se ferme, alors le volet(30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté bloc aspirateur (1)se referme et le cycle repart dès que le régime remonte.
Dans un dispositif où l'ensemble compresseur (2) est entrainé mécaniquement et l'ensemble aspirateur (1) par les gaz d'échappement, le volet(30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté ensemble compresseur (2) est supprimé.
Au ralenti, les gaz d'échappement sortent dans le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement côté sortie ensemble compresseur (2), l'ensemble compresseur (2) est entrainé soit directement ou par poulie embrayable (7) à un régime plus élevé.Dès que la pression de suralimentation est atteinte, une valve (13) de régulation commandée par dépression s'ouvre pour commander l'ouverture du volet(30) placé dans le bloc récupérateur(3) côté aspirateur (l)par l'intermédiaire de la valve (17) et ferme simultanément le volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté compresseur par l'intermédiaire de la valve (16). La pression de suralimentation est réglée par la valve (10). Dans un dispositif à suralimentation des cylindres entrainée par les gaz d'échappement; au ralenti les gaz d'échappement passent par la déviation à l'entrée du bloc récupérateur (3),dés que le régime moteur augmente, le volet(37) de déviation des gaz d'échappement se ferme par l'intermédiaire d'une valve réglable (14) commandée par la dépression existant dans le filtre à air (39). A ce moment,les gaz d'échappement entraînent la turbine (6) placée dans le bloc récupérateur (3) solidaire de l'ensemble compresseur (2) pour obtenir la pression de suralimentation voulue .Cette pression de suralimentation nous à fermer progressivement le volet (30) placé dans le bloc récupérateur (3) côté turbine (6) compresseur pour équilibrer cette pression par l'intermédiaire de la valve réglable (11).
Cette pression de suralimentation correspond à une dépression dans le filtre à air. Cette dépression sert à ouvrir la valve réglable (13) qui commandera l'autre valve (12) réglable d'ouverture du volet (30) de l'ensemble aspirateur (1). Cette valve (12) réglable est alimentée par la pression de suralimentation prise sur chaque tubulure d'admission. Dans cette invention,l'avantage est de pouvoir refroidir les ensembles compresseur (2) , aspirateur (1) et bloc récupérateur (3) par le circuit de refroidissement du moteur ,ce qui supprime l'échangeur air-air de refroidissement. Avec la présence d'une turbine (5) à l'entrée de chaque cylindre, le temps de réponse du moteur est diminué et la présence d'une turbine (5) à la sortie de chaque tubulure d'échappement vide les cylindres au maximum donc de trouver un mélange de meilleure qualité à l'explosion ,et de pouvoir remplir plus.Avec tous ces avantages il est appréciable de ne pas avoir de lubrification aux paliers des ensembles compresseur (2) aspirateur (1) et bloc récupérateur de gaz d'échappement car l'ensemble est assemblé sur roulements(26) pouvant tourner à une vitesse de 50.000 à80.000 tours/mn ,à une temperature.de 1.500 à2.000°,ce qui évite l'échauffement de l'huile moteur.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, ainsi on peut prévoir que le où les arbres (4) porte-turbines soient non entrainés. Dans ce cas le fonctionnement de l'ensemble aspirateur (1) s'effectue directement par le passage des gaz d'échappement à travers chaque turbine (5) qui donnent une vitesse progressive à l'arbre (4) solidaire des turbines (5) et l'ensemble compresseur est entrainé par le passage de l'air aspiré à travers chaque turbine (5).

Claims

REVENDICATIONS 1.Dispositif à pompe de balayage pour moteur à combustion interne caractérisé par la présence dans chacune des tubulures d'admission et/ou d'échappement correspondant à un cylindre d'une mini turbine (5) solidaire d'un arbre commun (4) relié extérieurement à des moyens d'entrainement ou non.
2.Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'entrainement des ensembles compresseur (2) et/ou aspirateur (1) sont constitués de turbines (6) sur les extrémités des arbres (4) placées dans un bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement.
3.Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'entrainement des ensembles compresseur (2) et/ou aspirateur (1) sont constitués de pignons ou poulies (8) fixés sur les extrémités des arbres (4) de ces ensembles compresseur (2) et/ou aspirateur (1) et entrainés par un pignon ou une poulie (7) placé à la sortie du ou des arbres à cames ou du vilebrequin par l'intermédiaire d'un ensemble multiplicateur (38).
4.Dispositif selon revendication 1.2et3 caractérisé en ce que les moyens d' entrainement de l'ensemble compresseur (2) comporte une turbine (6) et en ce que l'ensemble aspirateur (1) est entrainé mécaniquement par pignon ou poulie (7) et inversement.
5.Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que chacun des blocs compresseur (2) et aspirateur (1) solidaire ou indépendant de la culasse est obtenu par fonderie et est de longueur sensiblement égale à la culasse, de largeur 5 à 7 cm et de hauteur 10 à 15 cm.Ce bloc (1) est pourvu d'usinages pour sa fixation à l'entrée des tubulures admission pour l'un, échappement pour l'autre. A l'intérieur de ces blocs sont prévus le circuit de refroidissement (24), les conduits d'air (22) en forme de S pour y placer dans chacun d'eux une hélice (5) ainsi que les paliers (25) de fixation roulements (26) de l'arbre. Le nombre de conduits (23) est égal au nombre de cylindres ainsi que le nombre d'hélices (5).
6.Dispositif selon revendication 1 et 2 caractérisé en ce que le bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement est obtenu directement de fonderie pour obtenir le circuit de refroidissement (24) ainsi que les conduits (28) sortie d'échappement et est composé d'une chambre (29) où viennent les gaz d'échappement, de deux sorties (40), de deux turbines (6).Ce bloc en forme de parallèlipipède d'une longueur sensiblement égale à la largeur de la culasse plus la largeur de un bloc compresseur et aspirateur, de largeur 7 à 10 cm, et de hauteur 10 à 15 cm est pourvu de moyens de fixation soit à l'avant, soit à l'arrière de la culasse sur les ensembles aspirateur (1) et compresseur (2) ou sur la culasse (9).
7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1.2 ou 4 est caractérisé par la présence d'un ensemble de régulation comportant une valve (20) anti-retour sur chaque tubulure d'admission, ces valves (20) étant reliées entre elles par une conduite (32) dont une extrémité alimente une valve réglable (11) d'ouverture ou fermeture du volet (30) de commande turbine (6) du bloc compresseur (2), et dont l'autre extrémité comporte une valve (13) de limitation de la pression de suralimentation qui sera commandée à partir de la dépression existante dans le filtre à air (39).
Dès que la dépression ouvrira la valve (13) de limitation de pression de suralimentation, la pression de suralimentation va commander par une conduite de liaison la valve réglable(12) d'ouverture du volet (30) disposé dans le bloc récupérateur (3) des gaz d'échappement permettant l'alimentation de la turbine (6) solidaire de l'arbre (4) du bloc aspirateur (1).
8.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1.2 ou 4 caractérisé en ce qu'est prévu en amont de chaque turbine (5) d'aspiration des gaz d'échappement une conduite (34) reliée à l'extérieur et permettant l'aspiration d'air extérieur lors du dépassement d'une dépression définie commandée par valve (21), et la présence d'un clapet (37) de déviation des gaz d'échappement à l'entrée du bloc récupérateur (3) de gaz d'échappement.
9.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les turbines (5) sont fixées sur un arbre (4) cannelé qui sert à réaliser le montage de l'ensemble compresseur (2) ou aspirateur (1) dans le bloc .L'alésage des paliers (25) est prévu pour recevoir un roulement (26) dans chacun d'eux,ainsi qu'un alésage (41) de diamètre supérieur à l'opposé de la fixation du bloc récupérateur (3) fixé soit à l'avant, soit à l'arrière de la culasse. Dans le grand alésage (41) il est placé une rondelle (42) et une butée (43). A partir de là,le montage suivant est à réaliser en prenant l'axe (4) cannelé, épaulé à une extrémité, fileté et rectifié à un diamètre différent pour recevoir un roulement qui sera sur le bloc récupérateur (3) à l'autre extrémité. L'embout fileté est engagé à travers la butée (43) la rondelle (42) de l'intérieur de la première tubulure admission ou échappement,nous plaçons l'entretoise (44) qui servira de butée au roulement (26) qui sera glissé à l'intérieur du premier palier (25) et sera fixé par colle spéciale. Ensuite une entretoise avec épaulement (45) est placée pour limiter la perte d'air entre chaque tubulure.La première hélice (5) est glissée toujours par le même conduit admission ou échappement. Cette opération s'effectue en poussant progressivement l'axe (4) et passer ensuite dans le deuxième conduit d'air pour introduire une entretoise (44) puis un roulement (26) toujours fixé par colle, encore une entretoise (45),une hélice (5) tout en poussant l'axe (4) qui arrivera dans le troisième conduit d'air et ainsi de suite en fonction du nombre de cylindres jusqu'au dernier conduit d'air où la dernière entretoise (45) et la dernière hélice (5) sont passées, puis pousser l'axe (4) qui débouchera à l'autre extrémité où la dernière entretoise (46) et le dernier roulement (26) seront posés sur le bloc aspirateur (1) et/ou compresseur (2). L'axe est maintenu dans sa position travail par une duexieme butée qui sera mise sur l'épaulement de l'axe (4) et le jeu de fonctionnement sera ajusté par l'épaisseur d'un bouchon (47) fixé sur le bloc. Cet assemblage terminé, nous retrouvons l'axe (4) dépassant 6 à 10 cm pour recevoir le mode d'entrainement choisi.
10.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 6 caractérise en ce que le bloc récupérateur (3) est usiné sur la face (48) de fixation sur le ou les ensembles compresseur et aspirateur (1) et/ou sur la culasse et alésé d'un ou deux trous pour le passage d'un ou deux axes (4),ceci en fonction du dispositif choisi, du ou des ensembles compresseur et/ou aspirateur (1), dans ce bloc récupérateur (3) la ou les entretoises (50) et la ou les turbines (6) sont glissées par la sortie (40) des gaz d'échappement avant d'approcher le bloc récupérateur (3) pour permettre la fixation de la ou des turbines (6) sur les axes (4). Ensuite, le bloc récupérateur (3) est fixé et la ou les turbines (6) sont maintenues par un écrou frein (49) sur les axes (4), viennent ensuite la ou les plaques de fermeture (31), prévues pour le montage de la ou les turbines sur le ou les axes (4), qui reçoivent le ou les roulements (26) pour maintenir l'embout du ou des axes (4).
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