FR3003901A1 - TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION - Google Patents

TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION Download PDF

Info

Publication number
FR3003901A1
FR3003901A1 FR1354710A FR1354710A FR3003901A1 FR 3003901 A1 FR3003901 A1 FR 3003901A1 FR 1354710 A FR1354710 A FR 1354710A FR 1354710 A FR1354710 A FR 1354710A FR 3003901 A1 FR3003901 A1 FR 3003901A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
duct
compressor
power
regeneration
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.)
Withdrawn
Application number
FR1354710A
Other languages
French (fr)
Inventor
Vianney Rabhi
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to FR1354710A priority Critical patent/FR3003901A1/en
Priority to PCT/FR2014/050734 priority patent/WO2014155013A1/en
Publication of FR3003901A1 publication Critical patent/FR3003901A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/14Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/168Control of the pumps by bypassing charging air into the exhaust conduit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/085Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio the fluid drive using expansion of fluids other than exhaust gases, e.g. a Rankine cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération (1) pour moteur thermique à combustion interne alternatif (2), comprend un échangeur de régénération (31) dans lequel circulent des gaz d'échappement expulsés par ledit moteur (2), ces derniers cédant leur chaleur à d'autres gaz expulsés par un compresseur centrifuge de puissance (21) avant que ces derniers soient détendus par une turbine de puissance (27) qui entraîne en rotation ledit compresseur (21), puis soient refroidis dans l'échangeur de régénération (31) en cédant leur chaleur aux dits gaz expulsés par ledit compresseur (21).The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration (1) for a reciprocating internal combustion engine (2) comprises a regeneration exchanger (31) in which exhaust gases expelled by said engine (2) flow. , the latter yielding their heat to other gases expelled by a centrifugal power compressor (21) before they are expanded by a power turbine (27) which rotates said compressor (21), then cooled in the regeneration exchanger (31) by yielding their heat to said gases expelled by said compressor (21).

Description

DISPOSITIF DE SURALIMENTATION PAR TURBOCOMPRESSEUR A SOUTIRAGE D'AIR ET REGENERATION La présente invention a pour objet un dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération pour moteur thermique à combustion interne alternatif. La suralimentation par turbocompresseur et/ou compresseur volumétrique est une stratégie-clé qui permet - dans certaines conditions d'utilisation - de réduire la consommation de carburant des moteurs à combustion interne alternatifs assurant la propulsion des véhicules automobiles. Notamment, ladite suralimentation permet de réduire la cylindrée desdits moteurs à iso performance, de sorte à en réduire les pertes par pompage et les pertes thermiques, parfois les pertes par frottement. Cette réduction de cylindrée est communément désignée sous le terme anglo-saxon « downsizing ». On remarque que le « downsizing » par la suralimentation est appliqué quasi systématiquement aux moteurs Diesel automobiles, mais de façon plus marginale aux moteurs à allumage commandé communément appelés « moteurs à essence ». Ceci s'explique notamment par le fait que réduire la cylindrée des moteurs à essence augmente la charge de ces derniers, ce qui favorise l'auto-inflammation spontanée du mélange gazeux introduit dans le ou leurs cylindre(s). Ladite auto-inflammation est indésirable car elle produit du cliquetis qui peut conduire à l'endommagement voire à la destruction desdits moteurs à essence. Dans le cas des moteurs Diesel, ladite auto-inflammation est au contraire souhaitée. Le cliquetis réduit l'intérêt d'appliquer le « downsizing » aux moteurs à essence automobiles. En effet, pour l'éviter, il faut fixer le rapport volumétrique desdits moteurs à une valeur relativement faible. De plus, il est nécessaire de retarder leur point d'allumage lorsqu'ils fonctionnent sous forte charge. Ces deux facteurs dégradent le rendement des moteurs à essence « downsizés » à la fois lorsqu'ils sont utilisés à faibles charges du fait de leur rapport volumétrique faible, et lorsqu'ils sont utilisés à fortes charges particulièrement sous forte suralimentation, toujours du fait de leur rapport volumétrique faible mais aussi, du fait de leur point d'allumage retardé.The present invention relates to a turbocharging supercharger device for air withdrawal and regeneration for an internal combustion engine with alternative combustion. Turbocharger and / or supercharger supercharging is a key strategy that allows - under certain conditions of use - to reduce the fuel consumption of alternative internal combustion engines for the propulsion of motor vehicles. In particular, said supercharging makes it possible to reduce the displacement of said iso-performance engines, so as to reduce the losses by pumping and the heat losses, sometimes the friction losses. This reduction of displacement is commonly referred to as the Anglo-Saxon "downsizing". It is noted that the "downsizing" by the supercharging is applied almost systematically to automotive diesel engines, but in a more marginal way to the spark ignition engines commonly called "gasoline engines". This is explained by the fact that reducing the displacement of gasoline engines increases the load of the latter, which promotes spontaneous self-ignition of the gaseous mixture introduced into the cylinder (s). Said auto-ignition is undesirable because it produces rattling which can lead to the damage or even the destruction of said gasoline engines. In the case of diesel engines, said self-ignition is, on the contrary, desired. The rattling reduces the interest of applying the "downsizing" to automotive gasoline engines. Indeed, to avoid it, it is necessary to set the volumetric ratio of said engines to a relatively low value. In addition, it is necessary to delay their ignition point when operating under heavy load. These two factors degrade the efficiency of "downsized" gasoline engines both when they are used at low loads because of their low volumetric ratio, and when they are used at high loads, particularly under strong overfeeding, again as a result of their low volumetric ratio but also, because of their delayed ignition point.

Les moteurs Diesel ne sont pas concernés par ces facteurs de dégradation du rendement de sorte que leur appliquer un taux de « downsizing » élevé par la suralimentation réduit fortement leur consommation de carburant quelles que soient les conditions d'utilisation du véhicule qu'ils équipent. Ainsi, si la Consommation Spécifique Effective des moteurs à essence « downsizés » augmente drastiquement dans leurs zones de fonctionnement fortement chargées, celle des moteurs Diesel « downsizés », au contraire, diminue. Ceci constitue l'un des facteurs-clé du succès commercial des moteurs Diesel suralimentés car les véhicules automobiles qui en sont équipés présentent une consommation kilométrique effective faible quel que soit l'usage qui est fait desdits véhicules. Pour autant, malgré les inconvénients qui viennent d'être décrits, les moteurs à essence « downsizés » par la suralimentation présentent une consommation de carburant réduite sur cycle de conduite réglementé par rapport aux moteurs à essence à aspiration naturelle offrant des prestations équivalentes en brio et en puissance. On note que les inconvénients précédemment exposés sont considérablement amoindris si lesdits moteurs à essence disposent d'un taux de compression variable, similairement au moteur dont on connaît les brevets internationaux W098/51911, W000/31377, W003/008783 qui appartiennent appartenant au demandeur et qui décrivent différents dispositifs mécaniques pour moteur à rapport volumétrique variable. Le moyen le plus économique, le plus efficace et par voie de conséquence le plus répandu de suralimenter un moteur à combustion interne alternatif à essence ou Diesel est le turbocompresseur, lequel comprend une turbine placée à l'échappement dudit moteur qui entraîne en rotation un compresseur centrifuge positionné à l'admission dudit moteur. Les turbocompresseurs se distinguent des compresseurs dits « volumétriques » - quel qu'en soit le type - en ce que leur compresseur est entraîné non pas par le vilebrequin du moteur à combustion interne alternatif via une transmission mécanique, mais par leur turbine au travers de laquelle se détendent les gaz d'échappement dudit moteur pour produire le travail mécanique nécessaire.Diesel engines are not concerned by these performance degradation factors so that applying a high downsizing rate to them by the supercharging greatly reduces their fuel consumption whatever the conditions of use of the vehicle they equip. Thus, if the Specific Specific Consumption of "downsized" gasoline engines increases drastically in their heavily loaded operating zones, that of "downsized" diesel engines, on the contrary, decreases. This is one of the key factors for the commercial success of supercharged diesel engines because the motor vehicles that are equipped with such a low actual mileage consumption regardless of the use that is made of these vehicles. However, despite the disadvantages just described, the gasoline engines "downsized" by the supercharger have reduced fuel consumption on the regulated driving cycle compared to naturally aspirated gasoline engines offering equivalent services in brio and in power. It is noted that the disadvantages previously described are considerably lessened if said gasoline engines have a variable compression ratio, similar to the engine known from the international patents W098 / 51911, W000 / 31377, W003 / 008783 belonging to the applicant and which describe various mechanical devices for a variable volumetric ratio motor. The most economical, the most efficient and consequently the most widespread means of supercharging a gasoline or diesel internal combustion engine is the turbocharger, which comprises a turbine placed at the exhaust of said engine which drives a compressor in rotation. centrifugal positioned at the inlet of said engine. Turbochargers are distinguished from so-called "volumetric" compressors - whatever their type - in that their compressor is driven not by the crankshaft of the reciprocating internal combustion engine via a mechanical transmission, but by their turbine through which the exhaust gases of said engine are expanded to produce the necessary mechanical work.

Ainsi, les turbocompresseurs récupèrent une partie de l'énergie calorifique disponible dans les gaz d'échappement des moteurs pour produire le travail nécessaire à l'entraînement de leur compresseur centrifuge. A ce titre, en mode suralimenté, on remarque que la pression à l'admission des moteurs à essence ou Diesel équipés d'un turbocompresseur reste sensiblement égale à leur pression à l'échappement. Ceci provient du fait que ledit turbocompresseur exploite effectivement l'énergie calorifique des gaz d'échappement desdits moteurs pour suralimenter ces derniers. Le turbocompresseur appliqué au moteur à essence présente toutefois de lourds inconvénients. En effet, la turbine placée à l'échappement provoque une forte contrepression qui augmente la quantité et la température des gaz d'échappement piégés d'un cycle à l'autre dans la chambre de combustion dudit moteur. Les gaz d'échappement ainsi recirculés augmentent fortement la sensibilité au cliquetis dudit moteur de sorte qu'il est nécessaire d'en réduire encore l'avance à l'allumage et/ou le taux de compression au détriment de son rendement.Thus, the turbochargers recover some of the heat energy available in the engine exhaust to produce the work necessary to drive their centrifugal compressor. As such, in supercharged mode, it is noted that the intake pressure of petrol or diesel engines equipped with a turbocharger remains substantially equal to their exhaust pressure. This is because said turbocharger actually exploits the heat energy of the exhaust gases of said engines to supercharge the latter. The turbocharger applied to the gasoline engine, however, has serious drawbacks. Indeed, the turbine placed in the exhaust causes a strong counterpressure that increases the amount and temperature of the exhaust gas trapped from one cycle to another in the combustion chamber of said engine. The thus recirculated exhaust gas greatly increase the sensitivity to the rattling of said engine so that it is necessary to further reduce the ignition advance and / or the compression ratio at the expense of its efficiency.

En outre, contrairement aux moteurs Diesel dont le rendement est élevé, qui fonctionnent en excès d'air, et dont la température des gaz d'échappement n'excède pas huit cent cinquante à neuf cent degrés, les moteurs à essence ont un rendement moins élevé, fonctionnent au voisinage de la stoechiométrie de sorte que l'énergie libérée par la combustion est diluée dans une moindre masse d'air, et expulsent leurs gaz d'échappement à une température qui peut monter à mille ou mille cinquante degrés, voire davantage. Il en résulte qu'il faut soit réaliser la turbine, son carter et le collecteur qui raccorde ce dernier au moteur à essence avec des matériaux nobles et coûteux, soit ou concomitamment et au-delà d'une certaine charge, refroidir le système d'échappement dudit moteur pour en protéger les différents organes en sur-injectant du carburant dans la chambre de combustion dudit moteur, au-delà de la stoechiométrie. Cette dernière stratégie augmente drastiquement la consommation de carburant et les émissions polluantes des véhicules automobiles dont le moteur à essence est suralimenté par turbocompresseur, particulièrement lorsque ledit moteur e st utilisé sous fortes charges. Malheureusement, c'est cette dernière stratégie qui est majoritairement retenue par les constructeurs automobiles du fait de son faible prix de revient.In addition, unlike high-performance diesel engines, which operate in excess of air, and whose exhaust gas temperature does not exceed eight hundred and fifty to nine hundred degrees, gasoline engines are less efficient high, operate in the vicinity of stoichiometry so that the energy released by the combustion is diluted in a smaller mass of air, and expel their exhaust gases to a temperature that can rise to one thousand or fifty degrees or more . As a result, the turbine, its casing and the manifold that connects the latter to the gasoline engine with noble and expensive materials, either or concomitantly and beyond a certain load, must be made to cool the cooling system. exhaust of said engine to protect the various organs by over-injecting fuel into the combustion chamber of said engine, beyond the stoichiometry. The latter strategy drastically increases the fuel consumption and pollutant emissions of motor vehicles with a turbocharged turbocharged gasoline engine, particularly when the engine is used under heavy loads. Unfortunately, it is this last strategy that is mostly adopted by car manufacturers because of its low cost.

Les inconvénients qui viennent d'être décrits constituent les principaux freins au « downsizing » des moteurs à essence automobiles car les consommations kilométriques de carburant qu'ils induisent sur cycle de conduite réglementé tel que le « New European Driving Cycle » (NEDC) peuvent être anormalement inférieures à celles effectivement réalisées en moyenne par les utilisateurs finaux car en conditions réelles de conduites, les moteurs à essence sont ordinairement plus chargés que sur le NEDC. Il résulte de cet écart une insatisfaction desdits utilisateurs qui se sentent trompés par des consommations kilométrique avantageuses annoncées pour leur véhicule par le constructeur automobile qui le leur a vendu, tandis qu'il leur est pratiquement impossible de reproduire lesdites consommations en conditions réelles de conduite.The disadvantages which have just been described constitute the main obstacles to the downsizing of automobile gasoline engines because the fuel mileage consumption they induce on a regulated driving cycle such as the "New European Driving Cycle" (NEDC) can be Abnormally lower than those actually achieved on average by end users because in real-world conditions, gasoline engines are usually more loaded than on the NEDC. It results from this gap a dissatisfaction of said users who feel deceived by advantageous mileage consumptions announced for their vehicle by the car manufacturer who sold them, while it is virtually impossible for them to reproduce said consumption in real driving conditions.

On remarque que les compresseurs volumétriques à entraînement mécanique ne résolvent pas ce problème, au contraire, ils l'aggravent. En effet, ces compresseurs étant entraînés par le vilebrequin du moteur thermique qu'ils suralimentent, ce dernier doit produire un surcroît de puissance important pour assurer cet entraînement. Il résulte qu'au même régime, pour délivrer la même puissance utile en sortie de vilebrequin - c'est à dire à même Pression Moyenne Effective - ledit moteur doit opérer sous une Pression Moyenne Indiquée supérieure du fait de la présence dudit compresseur, ce dernier augmentant la Pression Moyenne de Frottement dudit moteur dans d'importantes proportions. Ainsi, la sur-sensibilité au cliquetis que provoque la contrepression à l'échappement supplémentaire induite par la turbine de turbocompresseur est remplacée - dans le cas d'un compresseur volumétrique à entraînement mécanique - par une sur-sensibilité au cliquetis de grandeur comparable induite par la Pression Moyenne Indiquée supérieure que nécessite l'entraînement mécanique du compresseur volumétrique, mais cette fois, sans que la chaleur perdue à l'échappement ne soit en partie récupérée pour entraîner ledit compresseur. Ainsi, l'usage d'un compresseur mécanique induit une Consommation Moyenne Effective supérieure à celle induite par l'usage d'un turbocompresseur. De plus les compresseurs volumétriques à entraînement mécanique sont complexes, coûteux, encombrants et potentiellement bruyants. Le seul intérêt desdits compresseurs réside dans leur montée en pression quasi immédiate qui atténue considérablement le temps de réponse de la suralimentation et qui permet au conducteur du véhicule d'obtenir le couple qu'il souhaite dans un délai court.Note that volumetric compressors with mechanical drive do not solve this problem, on the contrary, they aggravate it. Indeed, these compressors being driven by the crankshaft of the engine they supercharged, the latter must produce a large amount of power to ensure this training. It follows that at the same speed, to deliver the same output power of the crankshaft - that is to say at the same Effective Mean Pressure - said engine must operate under an upper indicated average pressure due to the presence of said compressor, the latter increasing the average friction pressure of said engine in large proportions. Thus, the over-sensitivity to rattling caused by the additional exhaust backpressure induced by the turbocharger turbine is replaced - in the case of a mechanically driven volumetric compressor - by a knock-on oversensitivity of comparable magnitude induced by the turbocharger turbine. the upper average pressure indicated by the mechanical drive of the positive displacement compressor, but this time, without the heat lost in the exhaust being partially recovered to drive said compressor. Thus, the use of a mechanical compressor induces an effective average consumption greater than that induced by the use of a turbocharger. In addition, volumetric compressors with mechanical drive are complex, expensive, bulky and potentially noisy. The only advantage of said compressors lies in their almost immediate rise in pressure, which considerably reduces the response time of the supercharging and which allows the driver of the vehicle to obtain the desired torque within a short time.

En effet, le temps de réponse de la suralimentation d'un moteur thermique à combustion interne alternatif suralimenté à essence ou Diesel reste un inconvénient pour tout véhicule automobile qui en est équipé. Si ledit temps est trop long, il faut raccourcir les rapports de transmission du véhicule afin que le moteur monte plus rapidement en régime et délivre la puissance requise aux roues dudit véhicule dans un délai acceptable. Ceci est nécessaire pour préserver le confort de conduite, le brio et la dynamique du véhicule. De tels rapports courts augmentent la consommation kilométrique de carburant dudit véhicule. On note que dans l'objectif de réduire le temps de réponse de la suralimentation par turbocompresseur, le moteur Diesel se trouve également avantagé par rapport au moteur à essence. En effet, le moteur Diesel n'est pas sujet au cliquetis, il fonctionne en excès d'air, et son rendement thermodynamique est élevé. Par conséquent, ses gaz d'échappement sont expulsés à plus basse température de sorte qu'il est possible d'équiper son turbocompresseur d'une turbine à géométrie variable dont les limites de tenue à la température sont plus basses que celles des turbines à géométrie fixe. C'est pourquoi une telle turbine n'est pas fabricable dans des conditions économiquement acceptables dans le cas des moteurs à essence vu la température élevée de leurs gaz d'échappement résultant à la fois de leur combustion à la stoechiométrie, et de leur rendement plus faible. En outre, le rendement d'une turbine à géométrie variable est plus faible que celui d'une turbine à géométrie fixe. De ce fait, elle provoque une contrepression plus élevée à l'échappement pour produire la même puissance d'entraînement du compresseur centrifuge. Si ladite contrepression est acceptable sur un moteur Diesel dont on promeut l'auto-inflammation du carburant en sortie d'injecteur, elle l'est difficilement sur un moteur à essence sujet au cliquetis. Les fortes variations de rendement des compresseurs et des turbines constituent un autre point critique de la suralimentation par turbocompresseur.Indeed, the response time of the supercharging of an internal combustion engine supercharged gasoline or diesel fuel remains a disadvantage for any motor vehicle that is equipped. If said time is too long, it is necessary to shorten the transmission ratios of the vehicle so that the engine rises faster and delivers the power required to the wheels of said vehicle within an acceptable time. This is necessary to maintain driving comfort, brilliance and vehicle dynamics. Such short ratios increase the mileage fuel consumption of said vehicle. Note that in order to reduce the response time of the turbo supercharger, the diesel engine is also advantage over the gasoline engine. Indeed, the diesel engine is not subject to rattling, it operates in excess of air, and its thermodynamic efficiency is high. Consequently, its exhaust gases are expelled at a lower temperature so that it is possible to equip its turbocharger with a variable geometry turbine whose temperature resistance limits are lower than those of geometry turbines. fixed. This is why such a turbine is not workable under economically acceptable conditions in the case of gasoline engines given the high temperature of their exhaust gas resulting both from their combustion at stoichiometry, and their higher efficiency. low. In addition, the efficiency of a variable geometry turbine is lower than that of a fixed geometry turbine. As a result, it causes higher exhaust backpressure to produce the same drive power of the centrifugal compressor. If said counterpressure is acceptable on a diesel engine which promotes self-ignition of fuel at the injector outlet, it is difficult on a gasoline engine subject to rattling. Another major issue in turbocharging is the high variation in efficiency of compressors and turbines.

Ces variations proviennent notamment du couplage de la machine volumétrique qu'est un moteur alternatif à combustion interne à essence ou Diesel avec les machines centrifuges que sont le compresseur et la turbine du turbocompresseur. En effet, les grandes variations de puissance qui caractérisent l'usage des moteurs à combustion internes alternatifs en automobile, se traduisent par de fortes variations de pression et de débit aux bornes desdits compresseurs et desdites turbines.These variations come in particular from the coupling of the volumetric machine that is a reciprocating internal combustion engine with gasoline or diesel with the centrifugal machines that are the compressor and the turbine of the turbocharger. Indeed, the large power variations that characterize the use of alternative internal combustion engines in automobiles, result in large pressure and flow variations at the terminals of said compressors and said turbines.

Pour garder un rendement acceptable, les turbocompresseurs sont ainsi dimensionnés sur la base d'un compromis acceptable entre le couple à bas régime, le rendement, le temps de réponse et la puissance maximale des moteurs à combustion internes alternatifs qui en sont équipés.To keep an acceptable yield, the turbochargers are thus dimensioned on the basis of an acceptable compromise between the low-end torque, the efficiency, the response time and the maximum power of the reciprocating internal combustion engines that are equipped with it.

Parmi les principaux facteurs qui déterminent le dimensionnement des turbocompresseurs figure la limite de pompage de leur compresseur centrifuge. Le pompage se produit dans les zones d'exploitation à bas débit du compresseur centrifuge et peut conduire à la destruction de ce dernier. Les moteurs alternatifs à essence ou Diesel étant des machines volumétriques, lorsque ils opèrent à bas régime, ils imposent un faible débit audit compresseur lequel peut entrer en zone de pompage. Ceci limite le couple spécifique accessible à bas régime des moteurs alternatifs à combustion interne turbocompressés.Among the main factors determining the design of turbochargers is the pumping limit of their centrifugal compressor. Pumping occurs in the low-flow operating areas of the centrifugal compressor and can lead to the destruction of the centrifugal compressor. The alternative engines gasoline or diesel being volumetric machines, when they operate at low speed, they impose a low flow compressor audit which can enter the pumping zone. This limits the specific low-speed torque available for turbocharged reciprocating internal combustion engines.

Parmi les solutions qui permettent de reculer le régime minimal du moteur alternatif où est atteinte la limite de pompage de son compresseur centrifuge de suralimentation figure l'usage de deux turbocompresseurs au lieu d'un seul, les deux compresseurs et les deux turbines étant respectivement placés en série.Among the solutions that make it possible to reduce the minimum speed of the reciprocating engine where the pumping limit of its centrifugal supercharging compressor is reached is the use of two turbochargers instead of one, the two compressors and the two turbines being respectively placed. serial.

Le premier turbocompresseur est en général de grande dimension et est appelé « turbocompresseur basse-pression » tandis que le deuxième est plus petit et est appelé « turbocompresseur haute-pression ». Selon cette configuration, chaque turbocompresseur travaille au plus proche de son rendement optimum en restant dans la plage de régime du moteur thermique qui correspond le mieux à ses caractéristiques de débit. Ainsi, le turbocompresseur haute-pression opère plutôt à bas régimes car la limite de pompage de son compresseur est trouvée à très bas débit. De ce fait, il autorise une forte pression de suralimentation à très bas régimes, avec un temps de réponse court. Le turbocompresseur basse-pression opère quant à lui plutôt à hauts régimes car son compresseur nécessite des débits plus importants pour rester dans sa plage de meilleur rendement. A régimes intermédiaires, les compresseurs basse-pression et haute-pression coopèrent, le premier précomprimant l'air que surcomprime le second, ce qui confère au système de compresseur étagé ainsi constitué un excellent rendement isentropique, particulièrement lorsqu'un refroidisseur intermédiaire est intercalé entre les deux dits compresseurs.The first turbocharger is generally large and is called a "low pressure turbocharger" while the second is smaller and is called a "high pressure turbocharger". According to this configuration, each turbocharger works as close as possible to its optimum efficiency while remaining within the speed range of the heat engine that best corresponds to its flow characteristics. Thus, the high-pressure turbocharger operates at low speeds because the pumping limit of its compressor is found at very low flow. As a result, it allows a high supercharging pressure at very low speeds, with a short response time. The low-pressure turbocharger operates at higher speeds because its compressor requires higher flows to stay in its best performance range. At intermediate speeds, the low-pressure and high-pressure compressors cooperate, the first precompressing the air supercharged over the second, which gives the staged compressor system thus constituted an excellent isentropic efficiency, particularly when an intercooler is interposed between both said compressors.

Là encore, les moteurs Diesel marquent leur avantage sur les moteurs à essence. En effet, sauf à être à taux de compression variable ou à être dotés d'un rapport volumétrique défavorable au rendement, les moteurs à essence ne peuvent pas prétendre à un couple spécifique aussi élevé que celui accessible aux moteurs Diesel, particulièrement à bas régime où la sensibilité au cliquetis de ce type de moteur est maximale. De plus, les deux turbines montées en série ou en parallèle à l'échappement augmentent le temps de montée en température du catalyseur de post-traitement des polluants, cet inconvénient ayant plus de conséquences sur la quantité totale de polluants émis par les moteurs à essence que par les moteurs Diesel. Quel que soit le type de motorisation thermique alternative qu'elle équipe, la suralimentation par deux turbocompresseurs reste chère et encombrante. En l'état actuel de la technique, elle est préférentiellement destinée à un marché restreint d'automobiles Diesel à haute performance. On remarque que le « downszing » des moteurs à essence est le plus souvent associé à l'injection directe d'essence dite « IDE », qui permet notamment de réduire la sensibilité au cliquetis de ce type de moteur, et d'éviter d'en trop dégrader le taux de compression et l'avance à l'allumage. Combinée avec un ou deux déphaseurs d'arbre à cames, l'IDE permet en outre de balayer la charge des moteurs à essence sans risquer d'émettre de grandes quantités d'hydrocarbures à l'échappement desdits moteurs. Le balayage de charge permet principalement de réduire le régime où est trouvée la limite de pompage du compresseur centrifuge du turbocompresseur. En effet, ledit balayage permet de rendre lesdits moteurs plus perméables en-en ouvrant simultanément les soupapes d'admission et d'échappement durant un laps de temps déterminé, de sorte qu'en phase d'admission, il s'établisse au travers desdits moteurs un débit d'air frais supérieur à celui correspondant à leur cylindrée réelle. Cette stratégie permet notamment de prévoir un compresseur de plus grandes dimensions, mieux adapté aux fortes puissances, tout en conférant au moteur qui en est équipé un couple spécifique élevé à bas régimes. On note cependant que le balayage de charge n'est possible que sur une plage de régime étroite où la pression à l'admission du moteur reste supérieure à celle trouvée à l'échappement.Here again, the diesel engines mark their advantage on gasoline engines. Indeed, except to be variable compression ratio or to be equipped with a negative volumetric ratio to performance, gasoline engines can not claim a specific torque as high as that accessible to diesel engines, particularly at low speed where the sensitivity to rattling of this type of engine is maximum. In addition, the two turbines connected in series or in parallel with the exhaust increase the time of temperature rise of the catalyst of post-treatment of the pollutants, this disadvantage having more consequences on the total quantity of pollutants emitted by the gasoline engines than by diesel engines. Whatever the type of alternative thermal engine it equips, the turbocharger supercharging remains expensive and cumbersome. In the current state of the art, it is preferentially intended for a restricted market of high performance diesel cars. We note that the "downszing" of gasoline engines is most often associated with direct fuel injection called "IDE", which allows in particular to reduce the sensitivity to rattling of this type of engine, and to avoid to degrade the compression ratio and the ignition advance too much. Combined with one or two camshaft phase shifters, the IDE also makes it possible to sweep the load of gasoline engines without the risk of emitting large quantities of hydrocarbons to the exhaust of said engines. The load sweep mainly reduces the speed at which the pumping limit of the centrifugal compressor of the turbocharger is found. Indeed, said sweeping makes it possible to make said engines more permeable by-simultaneously opening the intake and exhaust valves during a given period of time, so that in the admission phase, it is established through said engines a fresh air flow higher than that corresponding to their actual displacement. This strategy makes it possible in particular to provide a larger compressor, better suited to high power, while giving the engine that is equipped with a specific high torque at low speeds. However, it is noted that the load sweep is only possible over a narrow speed range where the intake pressure of the engine remains higher than that found at the exhaust.

On remarque qu'en automobile, on recherche des turbocompresseurs dont l'ensemble tournant compresseur-arbre-turbine présente le plus petit moment d'inertie possible de sorte à réduire au maximum le temps de réponse de la suralimentation et les pertes cinétiques qu'elle induit. Maintenir ledit ensemble tournant en rotation à vitesse relativement élevée même en absence de besoin en suralimentation constitue également une autre stratégie, qui conduit toutefois à une surconsommation énergétique significative, du fa it de la contrepression à l'échappement additionnelle permanente qui en découle.It should be noted that, in the automobile industry, turbochargers are sought whose compressor-shaft-turbine rotating assembly has the smallest possible moment of inertia so as to minimize the response time of the supercharging and the kinetic losses it armature. Keeping said assembly rotating at a relatively high speed even in the absence of overfeeding is also another strategy, which however leads to a significant energy consumption, the fact of the counter-pressure to the additional permanent exhaust that follows.

On note aussi que les turbocompresseurs comprennent un compresseur centrifuge et une turbine dont le fonctionnement et le rendement sont optimaux quand la veine de gaz qui les traverse s'écoule en continu. Pour autant, lesdits turbocompresseurs suralimentent des moteurs alternatifs dont la veine de gaz circule de façon pulsée dans leurs conduits d'admission et d'échappement. Il résulte de cette contradiction une dégradation du rendement dudit compresseur et de ladite turbine à cause d'une part, des variations de débit instantané, et d'autre part, de la difficulté à récupérer l'énergie cinétique des gaz dans la turbine.It is also noted that the turbochargers comprise a centrifugal compressor and a turbine whose operation and efficiency are optimal when the gas stream passing through them flows continuously. However, said turbochargers overfeed reciprocating engines whose gas vein pulsates in their intake and exhaust ducts. As a result of this contradiction, the efficiency of said compressor and of said turbine is degraded due, on the one hand, to instantaneous flow rate variations, and, on the other hand, to the difficulty in recovering the kinetic energy of the gases in the turbine.

Dans ce contexte, les carters de turbine à double volute dits « twin-scroll » améliorent le rendement des turbines de turbocompresseur en leur permettant de mieux exploiter la pression dynamique que génèrent les bouffées de gaz d'échappement expulsées des moteurs alternatifs. Toutefois, ces carters sont complexes à réaliser et coûteux.In this context, twin-scroll turbine casings improve the efficiency of turbocharger turbines by allowing them to better exploit the dynamic pressure generated by the exhaust gas flushes of the reciprocating engines. However, these housings are complex to achieve and expensive.

C'est pour résoudre en grande partie les problèmes qui viennent d'être décrits liés à la suralimentation par turbocompresseur des moteurs à combustion interne alternatifs, que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention prévoit - selon un premier mode particulier de réalisation ne prévoyant qu'un seul turbocompresseur - que : - La turbine de turbocompresseur ne génère plus de contrepression à l'échappement, ce qui augmente le rendement du moteur à combustion interne alternatif qui en est équipé car d'une part, s'il s'agit d'un moteur à allumage commandé, le taux de compression de ce dernier admissible sous fortes charges peut être augmenté de même que son avance à l'allumage, et d'autre part, quel que soit ledit moteur alternatif, le travail positif que - - - - - 35 - produit sur le vilebrequin la pression d'admission de suralimentation n'est plus annulé par un travail négatif de même importance consommé par ledit vilebrequin pour vaincre la contrepression à l'échappement ; En conséquence du point précédent, sous fortes charges, la même Pression Moyenne Effective est obtenue avec une charge en air et en carburant plus faible ce qui réduit encore la sensibilité au cliquetis du moteur à combustion interne alternatif si ce dernier est à essence, et ce qui réduit - que le moteur soit à essence ou Diesel - la quantité consommée de carburant à même travail produit sur le vilebrequin dudit moteur, de sorte que ce dernier présente une Consommation Moyenne Effective réduite ; En conséquence des deux points précédents, sous fortes charges, une partie de l'énergie calorifique des gaz d'échappement est convertie en travail mécanique supplémentaire disponible en sortie du vilebrequin dudit moteur essence ou Diesel ; Pour une même Pression Moyenne Effective, le travail total qui est transmis par le piston de combustion du moteur à combustion interne alternatif au vilebrequin dudit moteur est réduit, ce qui réduit sensiblement les pertes par frottement de ce dernier ; Il n'est plus nécessaire de sur-enrichir la charge des moteurs à essence suralimentés, la température de leurs gaz d'échappement étant significativement réduite par rapport à l'état de l'art du fait que la turbine de turbocompresseur ne génère plus de contrepression à l'échappement ; A même pression et débit de suralimentation, particulièrement dans le cas des moteurs à essence, la température des gaz qui entraînent la turbine de turbocompresseur est significativement réduite par rapport à l'état de l'art, ce qui évite de recourir à des matériaux nobles pour réaliser ladite turbine de même que son carter et ses conduits, ceci permettant de réaliser ladite turbine à bas coût, avec une fiabilité et une durabilité augmentées ; L'énergie disponible pour la turbine de turbocompresseur pour entraîner le compresseur centrifuge est particulièrement élevée, ce qui permet notamment d'augmenter - sous fortes charges - le taux de gaz d'échappement re-circulés de la charge introduite dans le ou les cylindre(s) des moteurs à essence, et le rapport air/carburant de la charge introduite dans le ou les cylindre(s) des moteurs Diesel, ces augmentations étant favorables au rendement desdits moteurs ; - Un même compresseur centrifuge peut fournir une pression d'admission élevée sur toute la plage de régime du moteur alternatif qu'il suralimente en restant principalement dans sa plage de meilleur rendement d'une part, et éloigné de sa limite de pompage d'autre part, de sorte que le même dit compresseur permet de fortement réduire la cylindrée et le régime moyen d'exploitation des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs selon les stratégies respectivement connues sous les termes anglo-saxons de « downsizing » et de « downspeeding »; - Le turbocompresseur utilisé est plus gros que celui qui serait retenu selon l'état de l'art pour un même moteur et pour délivrer la même puissance. Le compresseur centrifuge et la turbine dudit turbocompresseur étant ainsi de plus fortes dimensions, leur rendement est plus élevé ; - La faculté des moteurs à taux de compression variable à recevoir de fortes pressions de suralimentation dès les plus bas régimes sans subir de cliquetis est exploitée plus avantageusement, lesdits moteurs pouvant réduire leur rapport volumétrique à fortes charges pour éviter ledit cliquetis tandis qu'ils peuvent augmenter ledit rapport à charges partielles pour délivrer le rendement thermodynamique le plus élevé possible. Selon un deuxième mode de réalisation à deux turbocompresseurs, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention prévoit que : - Le temps de réponse du dispositif de suralimentation est particulièrement court notamment grâce à l'emploi d'une part, d'un turbocompresseur de décollage spécifiquement dimensionné pour assurer au moteur à essence ou Diesel qu'il suralimente une forte pression d'admission dès les plus bas régimes, et d'autre part, d'un turbocompresseur de puissance fournissant audit moteur une forte pression d'admission à moyens et hauts régimes, ledit turbocompresseur de puissance restant en permanence en rotation à régime élevé même en l'absence de toute suralimentation dudit moteur ; - Il n'est plus nécessaire de balayer la charge des moteurs à essence au moyen de déphaseurs d'arbre à cames et de l'injection directe d'essence pour optimiser le dimensionnement des compresseurs centrifuges de suralimentation ; - Les deux turbocompresseurs peuvent opérer à température suffisamment basse pour être réalisés dans des matériaux à bas coûts, et présenter une excellente fiabilité et durabilité. En conséquence, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention permet : - De réaliser des moteurs thermiques alternatifs extrêmement compacts avec une puissance et un couple spécifiques élevés ; - De réduire voire d'éliminer le handicap énergétique qu'ont les moteurs à essence par rapport aux moteurs Diesel et qui consiste principalement en des Consommations Spécifiques Effectives plus élevées à fortes charges, avec à la clé plus de compétitivité redonnée aux moteurs à essence par rapport aux moteurs Diesel ; - En conséquence du point qui précède, de réduire voire d'éliminer la déception des utilisateurs finaux de véhicules à moteur à essence fortement suralimenté qui constatent qu'en conditions réelles de conduites, les consommations de carburant kilométriques de leur véhicule sont nettement plus élevées que celles annoncées pour ledit véhicule par le constructeur automobile qui le leur a vendu ; - De réduire la consommation de carburant et les émissions associées de dioxyde de carbone des véhicules automobiles à moteur thermique à combustion interne alternatif que ce soit sur cycle de conduite réglementé, ou en conditions ordinaires de conduite, quelles que soient ces dernières ; - D'améliorer les performances et le dynamisme des véhicules automobiles sans augmenter leur consommation moyenne en conditions ordinaires de conduite ; - D'augmenter la fiabilité, la robustesse et la durabilité du système de turbo-suralimentation desdits véhicules. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention peut être prévu dans le cadre de toute application y compris non-automobile, recourant à un moteur thermique à combustion interne alternatif Diesel ou à essence dont l'allumage est commandé par étincelle ou par compression, que ledit moteur soit à taux de compression fixe ou variable, que le carburant qu'il consomme soit liquide ou gazeux, et que ledit moteur exécute un cycle à 2-temps, à 4-temps, ou à un nombre quelconque de temps. Les autres caractéristiques de la présente invention ont été décrites dans la description et dans les revendications secondaires dépendantes directement ou indirectement de la revendication principale.It is to largely solve the problems that have just been described related to the turbo supercharging of the internal combustion engines, that the supercharger turbocharger air bleed and regeneration according to the invention provides - according to a first particular embodiment providing only one turbocharger - that: - The turbocharger turbine no longer generates exhaust backpressure, which increases the efficiency of the reciprocating internal combustion engine equipped with it because of a on the other hand, in the case of a spark-ignition engine, the compression ratio of the latter permissible under heavy loads may be increased as well as its ignition advance, and secondly, whatever alternative engine, the positive work that - - - - - 35 - produces on the crankshaft the boost intake pressure is no longer canceled by negative work of the same importance consumed by said crankshaft to overcome the counterpressure exhaust; As a result of the previous point, under heavy loads, the same Effective Mean Pressure is obtained with a lower air and fuel load which further reduces the sensitivity to rattling of the reciprocating internal combustion engine if it is gasoline, and this which reduces - whether the engine is gasoline or diesel - the consumed amount of fuel at work even produced on the crankshaft of said engine, so that the latter has a reduced effective average consumption; As a result of the two previous points, under heavy loads, a portion of the heat energy of the exhaust gas is converted into additional mechanical work available at the output of the crankshaft of said gasoline or diesel engine; For the same Effective Mean Pressure, the total work that is transmitted by the combustion piston of the reciprocating internal combustion engine to the crankshaft of said engine is reduced, which substantially reduces the friction losses of the latter; It is no longer necessary to over-enrich the charge of supercharged gasoline engines, the temperature of their exhaust gas being significantly reduced compared to the state of the art because the turbocharger turbine no longer generates exhaust backpressure; At the same pressure and supercharging flow, especially in the case of gasoline engines, the temperature of the gases that drive the turbocharger turbine is significantly reduced compared to the state of the art, which avoids the use of noble materials. for producing said turbine as well as its casing and ducts, this making it possible to produce said turbine at low cost, with increased reliability and durability; The energy available for the turbocharger turbine for driving the centrifugal compressor is particularly high, which makes it possible in particular to increase - under heavy loads - the rate of re-circulated exhaust gas from the feed introduced into the cylinder or cylinders ( s) gasoline engines, and the air / fuel ratio of the charge introduced into the cylinder (s) of the diesel engines, these increases being favorable to the efficiency of said engines; - The same centrifugal compressor can provide a high intake pressure over the entire speed range of the reciprocating engine which it supercharges remaining mainly in its best efficiency range on the one hand, and far from its pumping limit of other on the other hand, so that the same said compressor makes it possible to greatly reduce the cubic capacity and the average operating speed of the alternative internal combustion heat engines according to the strategies respectively known under the Anglo-Saxon terms of "downsizing" and "downspeeding"; - The turbocharger used is larger than that which would be retained according to the state of the art for the same engine and to deliver the same power. The centrifugal compressor and the turbine of said turbocharger thus being larger, their efficiency is higher; - The faculty of variable compression ratio engines to receive high supercharging pressures from the lowest speeds without being rattling is exploited more advantageously, said engines can reduce their volumetric ratio at high loads to prevent said rattling while they can increasing said partial load ratio to deliver the highest possible thermodynamic efficiency. According to a second embodiment with two turbochargers, the supercharger turbocharger air extraction and regeneration according to the invention provides that: - The response time of the supercharging device is particularly short thanks to the use of on the one hand, a take-off turbocharger specifically sized to ensure that the gasoline or diesel engine supercharges a high intake pressure at the lowest speeds, and secondly, a turbocharger providing power to said engine a high intake pressure at medium and high speeds, said power turbocharger permanently remaining in rotation at high speed even in the absence of any supercharging of said engine; - It is no longer necessary to sweep the load of gasoline engines using camshaft phase shifters and direct fuel injection to optimize the size of the centrifugal superchargers; - Both turbochargers can operate at a sufficiently low temperature to be made in low cost materials, and have excellent reliability and durability. As a result, the supercharger turbocharger air bleed and regeneration according to the invention allows: - To achieve extremely compact alternative heat engines with a high specific power and torque; - To reduce or even eliminate the energy handicap that gasoline engines have over diesel engines, which consists mainly of higher specific fuel consumption at higher loads, with more competitiveness given to gasoline engines by compared to diesel engines; - As a consequence of the above point, to reduce or even eliminate the disappointment of end-users of gasoline supercharged vehicles which find that in actual driving conditions, the mileage fuel consumption of their vehicle is significantly higher than those announced for the said vehicle by the car manufacturer who sold it to them; - to reduce the fuel consumption and associated carbon dioxide emissions of motor vehicles with reciprocating internal combustion engines, whether on a regulated driving cycle or under ordinary driving conditions, irrespective of the latter; - Improve the performance and dynamism of motor vehicles without increasing their average consumption under ordinary driving conditions; - To increase the reliability, robustness and durability of the turbo-supercharging system of said vehicles. The supercharging device turbocharger air bleed and regeneration according to the invention can be provided in the context of any application including non-automobile, using a diesel or gasoline internal combustion engine combustion whose ignition is controlled by spark or compression, whether said engine has a fixed or variable compression ratio, whether the fuel that it consumes is liquid or gaseous, and that said engine performs a 2-stroke, 4-stroke cycle, or any number of times. The other features of the present invention have been described in the description and in the dependent claims directly or indirectly dependent on the main claim.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération, prévu pour un moteur thermique à combustion interne alternatif lequel comprend au moins un cylindre de combustion, au moins un piston de combustion relié à au moins un vilebrequin, au moins un filtre à air d'admission comprenant une entrée reliée à une entrée d'admission du moteur et une sortie reliée à un répartiteur d'admission via un conduit d'admission du moteur thermique, via un conduit d'entrée de répartiteur d'admission et via un papillon de vannage admission, ledit moteur comprenant aussi au moins une ligne d'échappement laquelle débute par un collecteur d'échappement prolongé d'un conduit de sortie de collecteur d'échappement qui comporte un catalyseur de post traitement des polluants, ladite ligne comprenant également un silencieux d'échappement et se terminant par une sortie de ligne d'échappement tandis que ledit moteur est piloté par au moins un calculateur de gestion EMS « Engine Management System », comprend : - Au moins un échangeur de régénération qui comporte au moins un canal de refroidissement de régénération dans lequel peuvent notamment circuler des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif via le conduit de sortie de collecteur d'échappement lesdits gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement, ledit échangeur comportant également au moins un canal de réchauffage de régénération dans lequel peuvent circuler d'autres gaz qui peuvent se réchauffer au contact des parois internes dudit canal de réchauffage tandis que les gaz qui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de régénération peuvent céder leur chaleur aux autres gaz pouvant circuler dans le canal de réchauffage de régénération ; - au moins un turbocompresseur de puissance qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance pouvant comprimer les autres gaz, ledit compresseur comportant une entrée au moins reliée à l'entrée d'admission du moteur via un conduit d'admission du compresseur de puissance tandis qu'il comporte une sortie qui peut être reliée soit au répartiteur d'admission via le conduit d'entrée de répartiteur d'admission, soit au canal de réchauffage de régénération, soit aux deux, via au moins un conduit de sortie de compresseur de puissance ; - au moins une turbine de puissance que comporte le turbocompresseur de puissance et qui peut détendre les autres gaz pour entraîner en rotation le compresseur centrifuge de puissance, ladite turbine comportant une entrée reliée au conduit de sortie de compresseur de puissance via le canal de réchauffage de régénération puis via un conduit d'admission de la turbine de puissance interposé entre ledit canal et ladite entrée, tandis que ladite turbine comporte une sortie reliée directement ou indirectement à la sortie de ligne d'échappement via un conduit de sortie de la turbine de puissance.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration, provided for an alternating internal combustion engine which comprises at least one combustion cylinder, at least one combustion piston connected to at least one crankshaft, at least one fuel filter. intake air comprising an inlet connected to an inlet of the engine and an outlet connected to an intake manifold via an inlet duct of the engine, via an intake manifold inlet duct and via a intake throttle valve, said engine also comprising at least one exhaust line which starts with an exhaust manifold extended by an exhaust manifold outlet duct which comprises a post-treatment catalyst for pollutants, said line also comprising an exhaust silencer and ending in an exhaust line exit while said engine is driven by at least one engine e EMS management "Engine Management System", includes: - At least one regeneration exchanger which comprises at least one regeneration cooling channel in which can in particular circulate exhaust gas that expels the internal combustion engine by the alternative combustion via exhaust manifold outlet duct, said gases being able to cool in contact with the internal walls of said cooling duct before reaching the exhaust line outlet, said exchanger also comprising at least one regeneration heating duct in which can flow other gases that can heat up in contact with the internal walls of said reheat channel while the gases that can circulate in the regeneration cooling channel can transfer their heat to other gases that can flow in the regeneration reheat channel; at least one power turbocharger which comprises at least one centrifugal power compressor capable of compressing the other gases, said compressor comprising at least one input connected to the intake intake of the engine via an intake duct of the power compressor while it has an output that can be connected to either the inlet manifold via the inlet manifold inlet duct, the regeneration reheat channel, or both via at least one compressor outlet duct. power ; at least one power turbine which comprises the power turbocharger and which can relax the other gases in order to drive the centrifugal power compressor in rotation, said turbine comprising an input connected to the power compressor output duct via the heating channel; regeneration then via an intake duct of the power turbine interposed between said channel and said inlet, while said turbine has an output connected directly or indirectly to the exhaust line outlet via an outlet duct of the power turbine .

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif via le conduit de sortie de collecteur d'échappement qui sont mélangés avant d'être introduits dans le canal de refroidissement de régénération au niveau d'une jonction de mélange des gaz avec les autres gaz qu'expulse la turbine de puissance via le conduit de sortie de la turbine de puissance, les gaz d'échappement et lesdits autres gaz circulant ensemble dans ledit canal de refroidissement avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend des gaz notamment d'échappement qui circulent dans le canal de refroidissement de régénération qui se déplacent en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de régénération tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes dudit canal de refroidissement forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage, ou inversement. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'entrée de répartiteur d'admission qui comporte un refroidisseur d'air de suralimentation. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de sortie de compresseur de puissance qui comporte un clapet anti-retour de sortie de compresseur de puissance permettant aux gaz circulant dans ledit conduit de sortir du compresseur centrifuge de puissance mais pas d'y retourner. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de sortie de compresseur de puissance qui comporte une vanne de sortie de compresseur de puissance qui peut mettre en relation la sortie du compresseur centrifuge de puissance avec le conduit d'admission de la turbine de puissance.The turbo charging and regenerative turbocharging device according to the present invention comprises exhaust gases that are expelled by the reciprocating internal combustion engine via the exhaust manifold outlet duct which are mixed before being introduced into the regeneration cooling channel at a gas mixing junction with the other gases expelled by the power turbine via the output duct of the power turbine, the exhaust gases and said other circulating gases together in said cooling channel before reaching the exhaust line exit. The turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises particular exhaust gases circulating in the regeneration cooling channel which move in a direction approximately opposite to that along which the other gases which circulate in the regeneration heating channel while a material of a certain thickness, one of whose faces forms all or part of the internal walls of said cooling channel, also forms, on its opposite face, all or part of the internal walls of said heating channel, or vice versa. The air take-off and regeneration turbocharger supercharger in accordance with the present invention comprises an intake manifold inlet conduit which includes a charge air cooler. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a power compressor output duct which includes a power compressor output check valve allowing gases flowing in said duct to exit the compressor. Centrifugal power but not going back. The turbo charging and regenerative turbocharging boosting device according to the present invention comprises a power compressor output conduit which has a power compressor output valve which can relate the output of the centrifugal power compressor to the Intake duct of the power turbine.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de sortie de compresseur de puissance qui comporte une vanne de soutirage du compresseur de puissance qui peut mettre en relation ledit conduit de sortie avec le conduit d'entrée de répartiteur d'admission.The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a power compressor output duct which comprises a power compressor withdrawal valve which can connect said outlet duct with the duct of the compressor. intake manifold inlet.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du compresseur de puissance et un conduit de sortie de compresseur de puissance qui sont reliés entre eux par un conduit de contournement du compresseur de puissance qui peut être obturé par une vanne de contournement du compresseur de puissance.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises an intake duct of the power compressor and a power compressor output duct which are interconnected by a bypass duct of the power compressor. which can be closed by a bypass valve of the power compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de contournement du compresseur de puissance qui comporte un compresseur centrifuge d'amorçage.The turbo charging and regenerative turbocharging boosting device according to the present invention comprises a power compressor bypass duct which comprises a centrifugal priming compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission de la turbine de puissance et un conduit de sortie de la turbine de puissance qui sont reliés entre eux par un conduit de décharge de la turbine de puissance qui peut être obturé par une vanne de décharge de la turbine de puissance. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de décharge de la turbine de puissance qui comprend au moins une turbine motrice d'écrêtage de puissance. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de sortie de compresseur de puissance et un conduit de sortie de collecteur d'échappement qui sont reliés entre eux par un conduit de piquage d'air de suralimentation qui peut être obturé par une vanne de piquage d'air de suralimentation. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend une partie du conduit d'admission de la turbine de puissance qui constitue pour partie un pré-échangeur de régénération en formant au moins un canal de réchauffage de pré-échangeur dans lequel peuvent circuler les autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance puis se soient réchauffés au contact des parois internes du canal de réchauffage de régénération, ledit pré-échangeur comportant également au moins un canal de refroidissement de pré-échangeur que forme une partie du conduit de sortie de collecteur d'échappement et dans lequel peuvent circuler les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif, ces derniers gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement en cédant leur chaleur aux autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance.The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises an intake duct of the power turbine and an output duct of the power turbine which are interconnected by a discharge duct of the turbine. power turbine which can be closed by a discharge valve of the power turbine. The turbo charging and regenerative turbocharging boosting device according to the present invention comprises a discharge duct of the power turbine which comprises at least one power clutch driving turbine. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a power compressor output duct and an exhaust manifold outlet duct which are interconnected by an air ducting duct. supercharging that can be closed by a boost air valve. The turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises a portion of the intake duct of the power turbine which is partly a regeneration pre-exchanger by forming at least one preheating channel. -Exchanger in which the other gases can circulate after the latter have been expelled by the centrifugal power compressor and then have warmed in contact with the internal walls of the regeneration heating channel, said pre-exchanger also comprising at least one cooling channel pre-exchanger that forms a portion of the exhaust manifold outlet duct and in which can circulate the exhaust gas expelled by the reciprocating internal combustion engine, the latter gases being able to cool in contact with the internal walls of said cooling channel by giving up their heat to the other gases expelled by r the centrifugal power compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un pré-échangeur de régénération et un échangeur de régénération qui sont accolés pour former communément un échangeur bi-étagé comportant au moins cinq orifices d'échangeur. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend une partie du conduit de sortie de compresseur de puissance qui constitue pour partie un post-échangeur de régénération en formant au moins un canal de réchauffage de post-échangeur dans lequel peuvent circuler les autres gaz après qu'ils aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance et avant que ces derniers ne circulent dans le canal de réchauffage de régénération, ledit post-échangeur comportant également au moins un canal de refroidissement de post-échangeur que forme une partie du conduit de sortie de la turbine de puissance et dans lequel peuvent circuler lesdits autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par la turbine de puissance, ces derniers autres gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement en cédant leur chaleur auxdits autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un post échangeur de régénération et un échangeur de régénération qui sont accolés pour former communément un échangeur bi-étagé comportant au moins six orifices d'échangeur. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de sortie de compresseur de puissance et/ou un conduit d'admission de la turbine de puissance qui peut comporter un réservoir de pression de suralimentation.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises a regeneration pre-exchanger and a regeneration exchanger which are contiguous to form commonly a two-stage exchanger comprising at least five exchanger ports. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a portion of the power compressor output duct which partly constitutes a regeneration post-heat exchanger by forming at least one post-heat exchanger heating channel. in which the other gases can be circulated after they have been expelled by the centrifugal power compressor and before these circulate in the regeneration heating channel, said post-exchanger also comprising at least one post-cooling cooling channel. exchanger that forms a portion of the output duct of the power turbine and wherein can circulate said other gases after they have been expelled by the power turbine, the latter other gases can cool in contact with the inner walls of said channel of cooling by yielding their heat to said other gases expelled by the compre centrifugal power sseur. The turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises a post regeneration exchanger and a regeneration exchanger which are contiguous to form commonly a two-stage exchanger having at least six exchanger ports. The turbo charging and regenerative turbocharging device according to the present invention comprises a power compressor output duct and / or an intake duct of the power turbine which may comprise a booster pressure tank.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du moteur thermique qui comprend au moins un compresseur de décollage.The turbocharging and air-regenerative supercharging device according to the present invention comprises an intake duct of the engine which comprises at least one take-off compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du compresseur de puissance qui est relié à l'entrée d'admission du moteur par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance qui contourne le compresseur de décollage.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises an intake duct of the power compressor which is connected to the intake intake of the engine by a direct supply duct of the power compressor. which bypasses the takeoff compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance qui comporte un clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance permettant aux gaz circulant dans ledit conduit d'aller depuis l'entrée d'admission du moteur vers le conduit d'admission du compresseur de puissance mais non l'inverse. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un compresseur de décollage qui comprend une sortie qui est reliée au conduit d'entrée de répartiteur d'admission par un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance.The turbo charging and regenerating turbocharging device according to the present invention comprises a direct supply duct of the power compressor which comprises a direct power supply check valve allowing the gases flowing in said duct to go from the intake inlet of the engine to the intake duct of the power compressor but not vice versa. The air take-off and regeneration turbocharger supercharger in accordance with the present invention comprises a take-off compressor which includes an outlet which is connected to the intake manifold inlet duct by a direct blow-off duct of the independent take-off compressor. the direct supply duct of the power compressor.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage qui comporte un clapet anti retour de soufflage direct de décollage permettant aux gaz circulant dans ledit conduit d'aller depuis le compresseur de décollage vers le conduit d'entrée de répartiteur d'admission mais non l'inverse. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage qui est relié au conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance par un conduit de liaison inter-compresseurs qui peut être obturé par une vanne de conduit de liaison inter-compresseurs.The turbocharging and air-regenerative supercharging device according to the present invention comprises a direct blow-off duct of the take-off compressor which comprises a direct blow-back check valve allowing the gases flowing in said duct to go from take-off compressor to intake manifold inlet duct but not the other way around. The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises a direct blow duct of the takeoff compressor which is connected to the direct supply duct of the power compressor by an inter-compressor connection duct which can be closed by an inter-compressor link pipe valve.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un compresseur de décollage qui peut être entraîné en rotation par au moins une turbine de décollage positionnée sur le conduit de sortie de collecteur d'échappement. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un compresseur de décollage qui comprend une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de contournement de compresseur de décollage qui peut être obturé par une vanne de contournement de compresseur de décollage. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend une turbine de décollage qui comprend une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de décharge de turbine de décollage qui peut être obturé par une vanne de décharge de turbine de décollage. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du compresseur de puissance et un conduit d'entrée de répartiteur d'admission qui sont reliés entre eux par un conduit d'admission directe qui peut être obturé par une vanne d'admission directe.The turbocharging and regenerative air boosting device according to the present invention comprises a takeoff compressor which can be rotated by at least one take-off turbine positioned on the exhaust manifold outlet conduit. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a take-off compressor which comprises an inlet and an outlet interconnected by a take-off compressor bypass duct which can be closed off by a pressure relief valve. bypass compressor takeoff. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises a take-off turbine which comprises an inlet and an outlet connected together by a take-off turbine discharge duct which can be closed off by a valve of take off turbine discharge. The turbo charging and regenerative turbocharging booster device according to the present invention comprises an intake duct of the power compressor and an intake manifold inlet duct which are interconnected by a direct intake duct. which can be closed by a direct inlet valve.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du moteur thermique et/ou un conduit d'admission du compresseur de puissance qui est(sont) relié(s) avec la ligne d'échappement par un conduit de recirculation des gaz d'échappement qui peut être obturé par une vanne de recirculation des gaz d'échappement. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de recirculation des gaz d'échappement qui comporte un refroidisseur des gaz d'échappement recirculés.The turbocharging and air-regenerative supercharging device according to the present invention comprises an intake duct of the heat engine and / or an intake duct of the power compressor which is (are) connected to the line exhaust through an exhaust gas recirculation duct which can be closed by an exhaust gas recirculation valve. The turbo charging and regenerative turbocharging device according to the present invention comprises an exhaust gas recirculation duct having a recirculated exhaust gas cooler.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend tout ou partie de la surface extérieure et/ou intérieure du conduit de sortie de compresseur de puissance et/ou du conduit d'admission de la turbine de puissance et/ou de l'échangeur de régénération et/ou du pré-échangeur de régénération et/ou du conduit de sortie de collecteur d'échappement et/ou de la ligne d'échappement qui est revêtu d'un écran thermique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente, et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Figure 1 illustre le schéma de principe du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération pour moteur thermique à combustion interne alternatif suivant la présente invention prévu avec un turbocompresseur de puissance pour seul moyen de suralimentation, les gaz expulsés en sortie de turbine de puissance débouchant en sortie de ligne d'échappement sans passer par le canal de refroidissement de régénération de l'échangeur de régénération. Figure 2 illustre le schéma de principe du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération pour moteur thermique à combustion interne alternatif suivant la présente invention prévu avec un turbocompresseur de puissance pour seul moyen de suralimentation, les gaz expulsés en sortie de turbine de puissance passant par le canal de refroidissement de régénération de l'échangeur de régénération via une jonction de mélange des gaz avant de déboucher en sortie de ligne d'échappement.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the present invention comprises all or part of the outer and / or inner surface of the power compressor output duct and / or the intake duct of the power turbine. and / or the regeneration exchanger and / or the regeneration pre-exchanger and / or the exhaust manifold outlet duct and / or the exhaust line which is coated with a heat shield. The following description with reference to the accompanying drawings, given by way of non-limiting examples, will make it possible to better understand the invention, the characteristics it presents, and the advantages that it is likely to provide: FIG. of principle of the air-turbocharging supercharger device and regeneration for an internal combustion engine according to the present invention provided with a turbocharger for the sole supercharging power, the gases expelled at the output of the power turbine opening as an output of the exhaust line without passing through the regeneration cooling channel of the regeneration exchanger. FIG. 2 illustrates the schematic diagram of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration for a reciprocating internal combustion engine according to the present invention provided with a turbocharger for supercharger only, the gases expelled at the turbine outlet. of power passing through the regeneration cooling channel of the regeneration exchanger via a gas mixing junction before opening out of the exhaust line.

Figure 3 illustre le schéma de principe d'une variante du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant l'invention qui prévoit notamment un pré-échangeur de régénération et un conduit d'admission directe.Figure 3 illustrates the block diagram of a variant of the supercharger turbocharger air bleed and regeneration according to the invention which provides in particular a regeneration pre-exchanger and a direct intake duct.

Figure 4 illustre le schéma de principe d'une variante particulièrement adaptée aux moteurs à combustion interne alternatifs destinés à la propulsion automobile du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant l'invention, ladite variante prévoyant notamment un turbocompresseur de décollage et un conduit de recirculation des gaz d'échappement.FIG. 4 illustrates the block diagram of a variant that is particularly adapted to alternative internal combustion engines intended for the automotive propulsion of the air-turbocharging supercharger device with air withdrawal and regeneration according to the invention, said variant notably providing for a take-off turbocharger. and an exhaust gas recirculation duct.

Figure 5 illustre le schéma de principe d'une variante adaptée aux moteurs à combustion interne alternatifs destinés à la propulsion automobile du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant l'invention, ladite variante prévoyant notamment - outre un turbocompresseur de décollage et un conduit de recirculation des gaz d'échappement - un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance, un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage, un conduit de liaison inter-compresseurs et un échangeur bi-étagé.FIG. 5 illustrates the block diagram of a variant adapted to alternative internal combustion engines intended for the automotive propulsion of the turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration according to the invention, said variant providing in particular - in addition to a turbocharger of take-off and an exhaust gas recirculation duct - a direct supply duct of the power compressor, a direct blow duct of the take-off compressor, an inter-compressor connection duct and a two-stage exchanger.

Figure 6 illustre le schéma de principe d'une variante du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant l'invention similaire à celle illustrée en figure 5, mais qui se distingue de cette dernière en ce qu'elle comporte un post-échangeur de régénération (70).FIG. 6 illustrates the block diagram of a variant of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration according to the invention similar to that illustrated in FIG. 5, but which differs from the latter in that it comprises a post-regeneration exchanger (70).

DESCRIPTION DE L'INVENTION: On a montré en figures 1 à 6 le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 pour moteur thermique à combustion interne alternatif 2.DESCRIPTION OF THE INVENTION: FIGS. 1 to 6 show the turbo supercharger with air withdrawal and regeneration 1 for a reciprocating internal combustion engine 2.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 est prévu pour un moteur thermique à combustion interne alternatif 2 lequel comprend au moins un cylindre de combustion 3, au moins un piston de combustion 4 relié à au moins un vilebrequin 5, au moins un filtre à air d'admission 7 comprenant une entrée reliée à une entrée d'admission du moteur 51 et une sortie reliée à un répartiteur d'admission 11 via un conduit d'admission du moteur thermique 8, via un conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 et via un papillon de vannage admission 9, ledit moteur 2 comprenant aussi au moins une ligne d'échappement 14 laquelle débute par un collecteur d'échappement 12 prolongé d'un conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 qui comporte un catalyseur de post-traitement des polluants 13, ladite ligne 14 comprenant également un silencieux d'échappement 15 et se terminant par une sortie de ligne d'échappement 16 tandis que ledit moteur 2 est piloté par au moins un calculateur de gestion EMS 6. On voit sur les figures 1 à 6 que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comporte au moins un échangeur de régénération 31 qui comporte au moins un canal de refroidissement de régénération 32 dans lequel peuvent notamment circuler des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 via le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 lesdits gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement 32 avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement 16, ledit échangeur 31 comportant également au moins un canal de réchauffage de régénération 33 dans lequel peuvent circuler d'autres gaz qui peuvent se réchauffer au contact des parois internes dudit canal de réchauffage 33 tandis que les gaz qui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de régénération 32 peuvent céder leur chaleur aux autres gaz pouvant circuler dans le canal de réchauffage de régénération 33. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, l'échangeur de régénération 31 peut être fixé sous un véhicule automobile que peut propulser le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 au moyen de fixations rigides ou élastiques. Dans ce contexte, le canal de refroidissement de régénération 32 et/ou le canal de réchauffage de régénération 33 que comporte l'échangeur de régénération 31 peuvent être reliés directement ou indirectement audit moteur 2 au moyen d'au moins un conduit et/ou d'une bride de découplage qui réduit l'intensité des mouvements et des vibrations que transmet ledit moteur 2 audit échangeur 31. En outre, les figures 1 à 6 illustrent que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comporte aussi au moins un turbocompresseur de puissance 20 qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance 21 pouvant comprimer les autres gaz, ledit compresseur 21 comportant une entrée au moins reliée à l'entrée d'admission du moteur 51 ou à une autre admission quelconque via un conduit d'admission du compresseur de puissance 19 tandis qu'il comporte une sortie qui peut être reliée soit au répartiteur d'admission 11 via le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52, soit au canal de réchauffage de régénération 33, soit aux deux, via au moins un conduit de sortie de compresseur de puissance 24, le compresseur centrifuge de puissance 21 pouvant être axial ou radial, mono, bi ou multi étagé, constitué de toute matière plus ou moins résistante à la température et/ou à l'oxydation et être - de manière générale - de tout type connu de l'homme de l'art. Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comprend de plus au moins une turbine de puissance 27 que comporte le turbocompresseur de puissance 20 et qui peut détendre les autres gaz après que ces derniers aient été comprimés par le compresseur centrifuge de puissance 21 pour entraîner en rotation le compresseur centrifuge de puissance 21, ladite turbine 27 comportant une entrée reliée au conduit de sortie de compresseur de puissance 24 via le canal de réchauffage de régénération 33 puis via un conduit d'admission de la turbine de puissance 26 interposé entre ledit canal 33 et ladite entrée, tandis que ladite turbine 27 comporte une sortie reliée directement ou indirectement à la sortie de ligne d'échappement 16 ou à une autre quelconque sortie via un conduit de sortie de la turbine de puissance 30.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 is provided for an internal combustion engine AC 2 which comprises at least one combustion cylinder 3, at least one combustion piston 4 connected to at least one crankshaft 5, at least one intake air filter 7 comprising an inlet connected to an intake inlet of the engine 51 and an outlet connected to an intake distributor 11 via an intake duct of the heat engine 8, via a duct of intake manifold inlet 52 and via a throttle valve inlet 9, said engine 2 also comprising at least one exhaust line 14 which begins with an exhaust manifold 12 extended by an exhaust manifold outlet duct 54 which comprises a pollutant aftertreatment catalyst 13, said line 14 also comprising an exhaust muffler 15 and ending in an exhaust line outlet 16 while led it is driven by at least one management computer EMS 6. It can be seen in FIGS. 1 to 6 that the supercharging device with turbocharger with air withdrawal and regeneration 1 comprises at least one regeneration exchanger 31 which comprises at least a regeneration cooling channel 32 in which exhaust gases can in particular circulate and the reciprocating internal combustion engine 2 is exhausted via the exhaust manifold outlet duct 54, said gases being able to cool in contact with the internal walls of said exhaust pipe; cooling channel 32 before reaching the exhaust line exit 16, said exchanger 31 also comprising at least one regeneration heating channel 33 in which other gases can be circulated which can be heated in contact with the inner walls of said channel 33 while the gases that can circulate in the regeneration cooling channel 32 can be their heat to other gases that can circulate in the regeneration heating channel 33. According to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the regeneration exchanger 31 can be fixed under a motor vehicle that can propel the reciprocating internal combustion engine 2 by means of rigid or elastic fasteners. In this context, the regeneration cooling channel 32 and / or the regeneration heating channel 33 that the regeneration exchanger 31 comprises may be connected directly or indirectly to said motor 2 by means of at least one duct and / or a decoupling flange which reduces the intensity of the movements and vibrations transmitted by said motor 2 to said exchanger 31. In addition, FIGS. 1 to 6 illustrate that the turbo-charging device with air withdrawal and regeneration 1 also comprises at least one power turbocharger 20 which comprises at least one centrifugal power compressor 21 capable of compressing the other gases, said compressor 21 having an inlet at least connected to the intake inlet of the motor 51 or to any other inlet via a inlet duct of the power compressor 19 while it has an output which can be connected to either the inlet distributor 11 via the pipe the inlet distributor 52, either to the regeneration heating duct 33 or both, via at least one power compressor output duct 24, the centrifugal power compressor 21 being able to be axial or radial, mono , bi or multistage, consisting of any material more or less resistant to temperature and / or oxidation and be - in general - of any type known to those skilled in the art. The turbo supercharger with air withdrawal and regeneration device 1 furthermore comprises at least one power turbine 27 which comprises the power turbocharger 20 and which can relax the other gases after they have been compressed by the centrifugal compressor of power 21 for rotating the centrifugal power compressor 21, said turbine 27 having an input connected to the power compressor output duct 24 via the regeneration heating duct 33 and via an intake duct of the power turbine 26 interposed between said channel 33 and said inlet, while said turbine 27 has an output connected directly or indirectly to the exhaust line outlet 16 or to any other output via an outlet duct of the power turbine 30.

On note d'ailleurs que la turbine de puissance 27 peut être axiale ou radiale, à géométrie fixe ou à géométrie variable en étant par exemple logée dans un carter muni d'aubes dont l'orientation angulaire peut être modifiée par le calculateur de gestion EMS 6 au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique. On note que ladite turbine 27 peut aussi être mono, bi ou multi-étagée, constituée de toute matière plus ou moins résistante à la température et/ou à l'oxydation et être - de manière générale - de tout type connu de l'homme de l'art. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, la turbine de puissance 27 peut être reliée à un moteur- générateur qui peut produire de l'électricité lorsqu'il est entraîné en rotation par ladite turbine 27 ou qui peut lancer cette dernière en rotation lorsqu'il est soumis au passage d'un courant électrique.Note also that the power turbine 27 may be axial or radial, fixed geometry or variable geometry being for example housed in a housing provided with blades whose angular orientation can be changed by the EMS management calculator 6 by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic actuator. Note that said turbine 27 may also be mono, bi or multi-stage, consisting of any material more or less resistant to temperature and / or oxidation and be - in general - of any type known to man art. According to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the power turbine 27 can be connected to a motor generator which can produce electricity when it is rotated by said turbine 27 or which can spin the latter when it is subjected to the passage of an electric current.

Selon un autre mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, le conduit d'admission de la turbine de puissance 26 peut comporter une chambre de combustion qui comprend un dispositif d'alimentation en carburant tel un injecteur, et un dispositif d'allumage pouvant être par exemple une bougie d'allumage. Ladite chambre de combustion a pour fonction de surchauffer les autres gaz pour que ces deniers fournissent plus d'énergie à la turbine de puissance 27, lesdits autres gaz servant de comburant dans le processus de combustion opéré dans ladite chambre. En alternative, la chambre de combustion précédemment évoquée peut être remplacée par une chambre d'explosion dans laquelle s'accumule un mélange air-carburant, ledit air étant constitué des autres gaz tandis que ledit carburant est apporté par un dispositif d'alimentation en carburant tel un injecteur, ledit mélange étant ensuite mis à feu par un dispositif d'allumage pouvant être par exemple une bougie d'allumage. A titre de perfectionnement, ladite chambre d'explosion peut coopérer avec au moins un clapet anti-retour positionné en amont de ladite chambre par rapport à l'écoulement des autres gaz dans le conduit d'admission de la turbine de puissance 26 afin que l'intégralité de la poussée provoquée par la combustion dudit mélange serve à l'entraînement de la turbine de puissance 27. Comme illustré en figures 2 à 5, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit que les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 via le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 sont mélangés avant d'être introduits dans le canal de refroidissement de régénération 32 au niveau d'une jonction de mélange des gaz 53 avec les autres gaz qu'expulse la turbine de puissance 27 via le conduit de sortie de la turbine de puissance 30, les gaz d'échappement et lesdits autres gaz circulant ensemble dans ledit canal de refroidissement 32 avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement 16. Selon le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 suivant l'invention, les gaz notamment d'échappement qui circulent dans le canal de refroidissement de régénération 32 peuvent se déplacer en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de régénération 33 tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes dudit canal de refroidissement 32 forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage 33, ou inversement. On remarque que l'échangeur de régénération à contre-courant 34 qui résulte de cet agencement peut être réalisé par empilement de tôles fixées entre-elles, par assemblage de tubes, ou par tout autre mode de conception et de fabrication connu de l'homme de l'art et applicable aux échangeurs de chaleur.According to another particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the intake duct of the power turbine 26 may comprise a combustion chamber which comprises a fuel supply device such as an injector, and a device ignition can be for example a spark plug. Said combustion chamber has the function of superheating the other gases so that these deniers provide more energy to the power turbine 27, said other gases serving as an oxidizer in the combustion process operated in said chamber. As an alternative, the combustion chamber previously mentioned may be replaced by an explosion chamber in which an air-fuel mixture accumulates, said air being constituted by the other gases while said fuel is supplied by a fuel supply device. such an injector, said mixture being then ignited by an ignition device which can be for example a spark plug. As an improvement, said explosion chamber can cooperate with at least one non-return valve positioned upstream of said chamber with respect to the flow of the other gases in the inlet duct of the power turbine 26 so that the the entire thrust caused by the combustion of said mixture is used to drive the power turbine 27. As illustrated in Figures 2 to 5, the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 provides that the gases of The exhaust that is expelled by the reciprocating internal combustion engine 2 via the exhaust manifold outlet duct 54 is mixed before being introduced into the regeneration cooling duct 32 at a gas mixing junction 53. with the other gases expelled by the power turbine 27 via the outlet duct of the power turbine 30, the exhaust gases and said other gases flowing together ns said cooling channel 32 before reaching the exhaust line outlet 16. According to the turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration 1 according to the invention, the particular exhaust gases flowing in the channel regeneration cooling 32 can move in a direction approximately opposite to that in which the other gases circulating in the regeneration heating channel 33 move while a material of a certain thickness of which one of the faces forms all or part of the internal walls of said cooling channel 32 also forms, on its opposite face, all or part of the inner walls of said heating channel 33, or vice versa. It will be noted that the countercurrent regeneration exchanger 34 resulting from this arrangement can be made by stacking sheets fixed together, by tube assembly, or by any other method of design and manufacture known to man. of art and applicable to heat exchangers.

Aussi, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention prévoit que le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 peut comporter un refroidisseur d'air de suralimentation 10 qui refroidit l'air que comprime le compresseur centrifuge de puissance 21 avant que ledit air n'atteigne le répartiteur d'admission 11, ledit refroidisseur 10 pouvant par exemple être de type air/air ou air/eau. Dans ce dernier cas, ladite eau peut provenir d'un circuit de refroidissement que peut comporter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2, ou d'un circuit d'eau froide indépendant.Also, the turbo supercharger with air withdrawal and regeneration device 1 according to the invention provides that the intake manifold inlet duct 52 may comprise a charge air cooler 10 which cools the compressed air. the centrifugal power compressor 21 before said air reaches the inlet distributor 11, said cooler 10 may for example be of air / air or air / water type. In the latter case, said water can come from a cooling circuit that can comprise the reciprocating internal combustion engine 2, or an independent cold water circuit.

On remarque sur les figures 1 à 3 que le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut comporter un clapet anti-retour de sortie de compresseur de puissance 25 permettant aux gaz circulant dans ledit conduit 24 de sortir du compresseur centrifuge de puissance 21 mais pas d'y retourner.It will be noted in FIGS. 1 to 3 that the power compressor output duct 24 may comprise a power compressor output check valve 25 enabling the gases flowing in said duct 24 to exit the centrifugal power compressor 21 but not to return.

En alternative illustrée en figures 4 à 6, le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut comporter une vanne de sortie de compresseur de puissance 57 qui peut mettre en relation la sortie du compresseur centrifuge de puissance 21 avec le conduit d'admission de la turbine de puissance 26, ou qui peut obturer ledit conduit de sortie 24. Ladite vanne 57 peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit de sortie 24, ladite vanne 57 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 57 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique. On remarque en figures 5 et 6 que le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut aussi comporter une vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 qui peut mettre en relation ledit conduit de sortie 24 avec le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52. De manière similaire à la vanne de sortie de compresseur de puissance 57, la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 peut être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, tandis que ladite vanne 66 peut également être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.Alternatively illustrated in FIGS. 4 to 6, the power compressor output duct 24 may comprise a power compressor output valve 57 which can connect the output of the centrifugal power compressor 21 with the intake duct of the compressor. power turbine 26, or which can close said outlet conduit 24. Said valve 57 can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said outlet conduit 24, said valve 57 may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a duct, and said valve 57 can be controlled opening or closing by the management computer EMS 6 in particular by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic actuator. It should be noted in FIGS. 5 and 6 that the power compressor output duct 24 may also include a draw off valve of the power compressor 66 which can connect said outlet duct 24 with the inlet distributor inlet duct. 52. In a similar manner to the power compressor output valve 57, the draw-off valve of the power compressor 66 may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to the compressor. skilled in the art for closing or opening a duct, while said valve 66 can also be controlled by the EMS 6 management computer for opening or closing, in particular by means of a pneumatic, electropneumatic, electric actuator , hydraulic or electro-hydraulic.

Selon une variante du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1, le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 et le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peuvent être reliés entre eux par un conduit de contournement du compresseur de puissance 22 qui peut être obturé par une vanne de contournement du compresseur de puissance 23 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit de contournement 22, ladite vanne 23 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, ladite vanne 23 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique. A titre d'autre variante du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 illustrée en figures 1 et 2, le conduit de contournement du compresseur de puissance 22 peut comporter un compresseur centrifuge d'amorçage 39 qui peut aspirer des gaz dans le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 et/ou le conduit d'admission du moteur thermique 8 pour les refouler dans le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 afin de mettre en rotation le compresseur centrifuge de puissance 21 et la turbine de puissance 27 que comporte le turbocompresseur de puissance 20, par exemple lors du démarrage du moteur thermique à combustion interne alternatif 2.According to a variant of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1, the intake duct of the power compressor 19 and the output duct of the power compressor 24 can be connected to each other by a bypass duct of the compressor power 22 which can be closed by a bypass valve of the power compressor 23 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said bypass duct 22, said valve 23 may consist of a shutter, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a conduit, said valve 23 being operable to open or close by the management computer EMS 6 in particular by means of a pneumatic actuator, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic. As another variant of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 illustrated in FIGS. 1 and 2, the bypass duct of the power compressor 22 may comprise a centrifugal priming compressor 39 which can suck up gases. in the intake duct of the power compressor 19 and / or the intake duct of the heat engine 8 to discharge them into the power compressor output duct 24 in order to rotate the centrifugal power compressor 21 and the turbine the power turbocharger 20, for example when starting the reciprocating internal combustion engine 2.

A cette fin, un moteur électrique de compresseur d'amorçage 40 peut être mécaniquement relié au compresseur centrifuge d'amorçage 39, le calculateur de gestion EMS 6 pouvant mettre sous tension ledit moteur électrique 40 de sorte que ce dernier mette ledit compresseur 39 en rotation. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, le moteur électrique de compresseur d'amorçage 40 peut être remplacé par une turbine pneumatique ou hydraulique, par une transmission mécanique reliée au vilebrequin 5, ou par tout autre moyen d'entraînement.For this purpose, an ignition compressor electric motor 40 can be mechanically connected to the centrifugal priming compressor 39, the EMS management calculator 6 being able to power up said electric motor 40 so that the latter puts said compressor 39 in rotation . According to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the ignition compressor electric motor 40 can be replaced by a pneumatic or hydraulic turbine, by a mechanical transmission connected to the crankshaft 5, or by any other means. 'training.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit en outre que le conduit d'admission de la turbine de puissance 26 et le conduit de sortie de la turbine de puissance 30 peuvent reliés entre eux par un conduit de décharge de la turbine de puissance 28 qui peut être obturé par une vanne de décharge de la turbine de puissance 29 qui peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage d'un gaz dans ledit conduit de décharge 28, ladite vanne 29 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 29 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électrohydraulique. Comme le montrent les figures 4 à 6, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit également que le conduit de décharge de la turbine de puissance 28 peut comprendre au moins une turbine motrice d'écrêtage de puissance 48 qui peut entraîner en rotation un générateur d'électricité d'écrêtage de puissance 49, ladite turbine 28 pouvant être de type mono ou multi étagée et de type volumétrique ou centrifuge tandis que ledit générateur d'électricité 49 peut produire du courant continu ou alternatif, à haute ou basse tension. A titre d'alternative, la turbine motrice d'écrêtage de puissance 48 peut être reliée directement ou indirectement par des moyens mécaniques au vilebrequin 5 pour assister le moteur thermique à combustion interne alternatif 2.The turbocharging and turbocharging supercharging device 1 further provides that the intake duct of the power turbine 26 and the outlet duct of the power turbine 30 can be connected to one another by means of a discharge duct. the power turbine 28 which can be closed by a discharge valve of the power turbine 29 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of a gas in said discharge pipe 28, said valve 29 may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a conduit, and said valve 29 can be controlled opening or closing by the management computer EMS 6 including by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electrohydraulic actuator. As shown in FIGS. 4 to 6, the turbocharging and air-regenerating turbocharging device 1 also provides for the discharge duct of the power turbine 28 to comprise at least one power clipping turbine 48 which can rotate a power clip power generator 49, said turbine 28 can be of mono or multi-stage type and volumetric or centrifugal type while said electricity generator 49 can produce DC or AC power, to high or low voltage. Alternatively, the power clutch driving turbine 48 may be connected directly or indirectly by mechanical means to the crankshaft 5 to assist the reciprocating internal combustion engine 2.

Les figures 1 et 2 montrent que, selon une variante de réalisation du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1, le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 et le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 peuvent être reliés entre eux par un conduit de piquage d'air de suralimentation 55 qui peut être obturé par une vanne de piquage d'air de suralimentation 56 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit de piquage 55, ladite vanne 56 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 56 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.FIGS. 1 and 2 show that, according to an alternative embodiment of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1, the power compressor output duct 24 and the exhaust manifold outlet duct 54 can be interconnected by a charge air tapping duct 55 which can be closed by a charge air tapper valve 56 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said stitching duct 55, said valve 56 possibly consisting of a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a duct, and said valve 56 can be controlled opening or closing by the EMS management computer 6 including by means of a pneumatic actuator, electropneumatic, electrical, hydraulic or electro-hydraulic.

On note que - selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention - le conduit de piquage d'air de suralimentation 55 peut déboucher dans le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 en amont du catalyseur de post-traitement des polluants 13 de sorte que les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 soient mélangés avec les gaz sortant du conduit de piquage d'air de suralimentation 55 préalablement à leur passage à l'intérieur dudit catalyseur 13. Comme le montrent les figures 3 et 5, une partie du conduit d'admission de la turbine de puissance 26 peut constituer pour partie un pré-échangeur de régénération 35 en formant au moins un canal de réchauffage de pré-échangeur 37 dans lequel peuvent circuler les autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance 21 puis se soient réchauffés au contact des parois internes du canal de réchauffage de régénération 33, ledit pré-échangeur 35 comportant également au moins un canal de refroidissement de pré-échangeur 36 que forme une partie du conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 et dans lequel peuvent circuler les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2, ces derniers gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement 36 en cédant leur chaleur aux autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance 21.Note that - according to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention - the supercharging air tapping conduit 55 can lead into the exhaust manifold outlet conduit 54 upstream of the post-catalyst. treatment of the pollutants 13 so that the exhaust gases expelled by the reciprocating internal combustion engine 2 are mixed with the gases leaving the booster duct 55 before they pass inside said catalyst 13 As shown in FIGS. 3 and 5, a portion of the intake duct of the power turbine 26 may form part of a regeneration pre-exchanger 35 by forming at least one pre-exchanger heating channel 37 in which can circulating the other gases after the latter have been expelled by the centrifugal power compressor 21 and then have warmed up in contact with the internal walls of the channel of regeneration heating 33, said pre-exchanger 35 also comprising at least one pre-heat exchanger cooling channel 36 that forms part of the exhaust manifold outlet duct 54 and in which the exhaust gases that can be expelled can circulate the reciprocating internal combustion engine 2, the latter gases being able to cool in contact with the internal walls of said cooling channel 36 by yielding their heat to the other gases expelled by the centrifugal power compressor 21.

Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de pré-échangeur 37 peuvent se déplacer en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les gaz qui circulent dans le canal de refroidissement de pré-échangeur 36 tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage 37 forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de refroidissement 36, ou inversement. Le pré-échangeur de régénération à contre-courant qui résulte de cet agencement peut être réalisé par empilement de tôles fixées entre-elles, par assemblage de tubes, ou par tout autre mode de conception et de fabrication connu de l'homme de l'art et applicable aux échangeurs de chaleur. La figure 5 montre que le pré échangeur de régénération 35 et l'échangeur de régénération 31 peuvent être accolés pour former communément un échangeur bi-étagé 61 comportant au moins cinq orifices d'échangeur 69 respectivement et directement ou indirectement reliés au conduit de sortie de compresseur de puissance 24, au conduit d'admission de la turbine de puissance 26, à la sortie de ligne d'échappement 16, au collecteur d'échappement 12 et au conduit de sortie de la turbine de puissance 30. On note qu'avantageusement, l'échangeur bi-étagé 61 peut être un échangeur à plaques, chaque plaque pouvant être constituée d'une fine tôle en acier inoxydable dont le relief est ouvragé pour d'une part, offrir une grande surface d'échange thermique et d'autre part, promouvoir un écoulement non laminaire des gaz à la surface de ladite tôle. On remarque que selon cette configuration, lesdites plaques peuvent être enserrées entre deux plenums dont la structure permet d'apporter à l'échangeur bi-étagé 61 la rigidité recherchée tout en assurant l'acheminement des gaz entre les orifices d'échangeur 69 et des connecteurs non représentés sur lesquels peuvent être raccordés les différents conduits reliant l'échangeur bi-étagé 61 aux organes 24, 26, 16, 12, 30 précédemment énumérés. Comme l'illustre la figure 6, une partie du conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut constituer pour partie un post échangeur de régénération 70 en formant au moins un canal de réchauffage de post-échangeur 72 dans lequel peuvent circuler les autres gaz après qu'ils aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance 21 et avant que ces derniers ne circulent dans le canal de réchauffage de régénération 33, ledit post-échangeur 70 comportant également au moins un canal de refroidissement de post-échangeur 71 que forme une partie du conduit de sortie de la turbine de puissance 30 et dans lequel peuvent circuler lesdits autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par la turbine de puissance 27, ces derniers autres gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement 71 en cédant leur chaleur auxdits autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance 21.According to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the other gases circulating in the pre-heat exchanger heating channel 37 can move in a direction approximately opposite to that according to which the gases circulating in pre-heat exchanger cooling channel 36 while a material of a certain thickness, one of the faces forming all or part of the inner walls of said heating channel 37 also forms, on its opposite face, all or part of the internal walls said cooling channel 36, or vice versa. The countercurrent regeneration pre-exchanger which results from this arrangement can be made by stacking sheets fixed together, by tube assembly, or by any other method of design and manufacture known to the person skilled in the art. art and applicable to heat exchangers. FIG. 5 shows that the pre regeneration exchanger 35 and the regeneration exchanger 31 can be joined together to form a two-stage heat exchanger 61 having at least five exchanger ports 69 respectively and directly or indirectly connected to the outlet duct of FIG. power compressor 24, the inlet duct of the power turbine 26, the exhaust line outlet 16, the exhaust manifold 12 and the outlet duct of the power turbine 30. It is noted that advantageously , the two-stage heat exchanger 61 may be a plate heat exchanger, each plate may consist of a thin sheet of stainless steel whose relief is engineered to provide a large heat exchange surface and on the other hand, to promote a non-laminar flow of gases on the surface of said sheet. Note that according to this configuration, said plates can be sandwiched between two plenums whose structure allows to provide the two-stage heat exchanger 61 the desired rigidity while ensuring the routing of gas between the exchanger orifices 69 and connectors not shown on which can be connected the different ducts connecting the two-stage heat exchanger 61 to the bodies 24, 26, 16, 12, 30 previously listed. As illustrated in FIG. 6, a portion of the power compressor output duct 24 may constitute in part a post regeneration exchanger 70 by forming at least one post-exchanger heating channel 72 in which the other gases can circulate after they have been expelled by the centrifugal power compressor 21 and before the latter circulate in the regeneration heating channel 33, said post-exchanger 70 also comprising at least one post-exchanger cooling channel 71 that forms a part of the output duct of the power turbine 30 and wherein can circulate said other gases after they have been expelled by the power turbine 27, the latter other gases can cool in contact with the inner walls of said cooling channel 71 by giving up their heat to said other gases expelled by the centrifugal power compressor 21.

Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, les autres gaz qui circulent dans canal de réchauffage de post-échangeur 72 peuvent se déplacer en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de refroidissement de post-échangeur 71 tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage 72 forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de refroidissement 71, ou inversement. Le post-échangeur de régénération à contre-courant qui résulte de cet agencement peut être réalisé par empilement de tôles fixées entre-elles, par assemblage de tubes, ou par tout autre mode de conception et de fabrication connu de l'homme de l'art et applicable aux échangeurs de chaleur.According to a particular embodiment of the supercharging device 1 according to the invention, the other gases circulating in the post-exchanger heating channel 72 can move in a direction approximately opposite to that along which the other gases circulating in the direction post-heat exchanger cooling channel 71 while a material of a certain thickness, one of whose faces forms all or part of the internal walls of said heating channel 72, also forms, on its opposite face, all or part of the internal walls said cooling channel 71, or vice versa. The counter-current regeneration post-heat exchanger which results from this arrangement can be made by stacking sheets fixed together, by tube assembly, or by any other method of design and manufacture known to the person skilled in the art. art and applicable to heat exchangers.

La figure 6 illustre que le post échangeur de régénération 70 et l'échangeur de régénération 31 peuvent être accolés pour former communément un échangeur bi-étagé 61 comportant au moins six orifices d'échangeur 69 respectivement et directement ou indirectement reliés au conduit de sortie de compresseur de puissance 24, au conduit d'admission de la turbine de puissance 26, à la sortie de ligne d'échappement 16, au collecteur d'échappement 12 et au conduit de sortie de la turbine de puissance 30. On note qu'avantageusement, ledit échangeur bi-étagé 61 peut être un échangeur à plaques, chaque plaque pouvant être constituée d'une fine tôle en acier inoxydable dont le relief est ouvragé pour d'une part, offrir une grande surface d'échange thermique et d'autre part, promouvoir un écoulement non laminaire des gaz à la surface de ladite tôle. On remarque que selon cette configuration, lesdites plaques peuvent être enserrées entre deux plenums dont la structure permet d'apporter à l'échangeur bi-étagé 61 la rigidité recherchée tout en assurant l'acheminement des gaz entre les orifices d'échangeur 69 et des connecteurs non représentés sur lesquels peuvent être raccordés les différents conduits reliant l'échangeur bi-étagé 61 aux organes 24, 26, 16, 12, 30 précédemment énumérés. La figure 3 illustre que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comprend, selon un mode particulier de réalisation, un conduit de sortie de compresseur de puissance 24 et/ou un conduit d'admission de la turbine de puissance 26 qui peut comporter un réservoir de pression de suralimentation 38. En outre, suivant ce qu'illustrent les figures 4 à 6, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 peut comporter un conduit d'admission du moteur thermique 8 qui comprend au moins un compresseur de décollage 42 qui peut aspirer un air atmosphérique ou un gaz notamment via l'entrée d'admission du moteur 51 tandis que ledit compresseur 42 peut être centrifuge, volumétrique, à aubes, à piston, à palettes, à spirale ou de tout type connu de l'homme de l'art, qu'il peut être entraîné en rotation par tout moyen électrique, pneumatique, hydraulique, ou mécanique, et que sa sortie peut comporter un refroidisseur d'air de suralimentation ou être reliée directement ou indirectement à ce dernier.FIG. 6 illustrates that the post regeneration exchanger 70 and the regeneration exchanger 31 can be joined together to form commonly a two-stage exchanger 61 having at least six exchanger ports 69 respectively and directly or indirectly connected to the outlet duct of FIG. power compressor 24, the inlet duct of the power turbine 26, the exhaust line outlet 16, the exhaust manifold 12 and the outlet duct of the power turbine 30. It is noted that advantageously said two-stage heat exchanger 61 may be a plate heat exchanger, each plate being able to consist of a thin stainless steel sheet whose relief is engineered so as, on the one hand, to offer a large heat exchange surface and on the other hand on the other hand, to promote a non-laminar flow of gases on the surface of said sheet. Note that according to this configuration, said plates can be sandwiched between two plenums whose structure allows to provide the two-stage heat exchanger 61 the desired rigidity while ensuring the routing of gas between the exchanger orifices 69 and connectors not shown on which can be connected the different ducts connecting the two-stage heat exchanger 61 to the bodies 24, 26, 16, 12, 30 previously listed. FIG. 3 illustrates that the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 comprises, according to a particular embodiment, a power compressor output duct 24 and / or an intake duct of the power turbine. 26 which may comprise a booster pressure tank 38. In addition, as illustrated in FIGS. 4 to 6, the supercharger by turbocharger with air withdrawal and regeneration 1 may comprise an intake duct for the engine 8 which comprises at least one takeoff compressor 42 which can suck atmospheric air or a gas notably via the intake inlet of the engine 51 while said compressor 42 can be centrifugal, volumetric, vane, piston, vane, spiral or any type known to those skilled in the art, that it can be rotated by any electrical, pneumatic, hydraulic, or mechanical means, and that its output can have a charge air cooler or be connected directly or indirectly to the charge air cooler.

Les figures 5 et 6 montrent que le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 peut être relié à l'entrée d'admission du moteur 51 par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 qui contourne le compresseur de décollage 42.FIGS. 5 and 6 show that the intake duct of the power compressor 19 can be connected to the inlet of the engine 51 via a direct feed duct of the power compressor 62 which bypasses the takeoff compressor 42.

On remarque d'ailleurs que le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 peut comporter un clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance 63 permettant aux gaz circulant dans ledit conduit 62 d'aller depuis l'entrée d'admission du moteur 51 vers le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 mais non l'inverse.It should be noted moreover that the direct feed duct of the power compressor 62 may comprise a direct power supply check valve 63 allowing the gases flowing in said duct 62 to go from the intake inlet of the motor 51 to the intake duct of the power compressor 19 but not vice versa.

Dans le contexte particulier qu'illustrent les figures 5 et 6, on note que le compresseur de décollage 42 peut avantageusement comprendre une sortie qui est reliée au conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 par un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62.In the particular context illustrated in FIGS. 5 and 6, note that the take-off compressor 42 may advantageously comprise an outlet which is connected to the inlet distributor inlet duct 52 via a direct blowing duct of the take-off compressor. 64 independent of the direct supply duct of the power compressor 62.

Le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 peut en ce cas comporter un clapet anti retour de soufflage direct de décollage 65 permettant aux gaz circulant dans ledit conduit 64 d'aller depuis le compresseur de décollage 42 vers le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 mais non l'inverse.The direct blow duct of the take-off compressor 64 may in this case comprise a direct take-off take-back check valve 65 allowing the gases flowing in said duct 64 to go from the take-off compressor 42 to the distributor inlet duct. 52 but not the other way around.

Les figures 5 et 6 montrent aussi que le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 peut être relié au conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 par un conduit de liaison inter-compresseurs 67 qui peut être obturé par une vanne de conduit de liaison inter-compresseurs 68. On remarque sur les figures 4 à 6 que le compresseur de décollage 42 peut être entraîné en rotation par au moins une turbine de décollage 45 positionnée sur le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54, ledit compresseur 42 pouvant être centrifuge de sorte à constituer avec ladite turbine 45 un turbocompresseur de décollage 41, et être axial ou radial, mono, bi ou multi étagé, constitué de toute matière plus ou moins résistante à la température et/ou à l'oxydation et être - de manière générale - de tout type connu de l'homme de l'art, tandis qu'il en est de même pour la turbine de décollage 45 qui peut en outre être logée dans un carter muni d'aubes dont l'orientation angulaire peut être modifiée par le calculateur de gestion EMS 6 au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.FIGS. 5 and 6 also show that the direct blow duct of the take-off compressor 64 can be connected to the direct supply duct of the power compressor 62 via an inter-compressor connection duct 67 which can be closed off by a duct valve It will be noted in FIGS. 4 to 6 that the take-off compressor 42 can be driven in rotation by at least one take-off turbine 45 positioned on the exhaust manifold outlet duct 54, said compressor 42 being able to be centrifuged so as to constitute with said turbine 45 a take-off turbocharger 41, and to be axial or radial, mono, bi or multi-stage, consisting of any material more or less resistant to temperature and / or oxidation and to be - in general - of any type known to those skilled in the art, while it is the same for the takeoff turbine 45 which can also be housed in a housing equipped with blades whose angular orientation can be modified by the EMS management calculator 6 by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic actuator.

A titre de variante exposée en figures 4 à 6, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit que le compresseur de décollage 42 peut comprendre une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de contournement de compresseur de décollage 43 qui peut être obturé par une vanne de contournement de compresseur de décollage 44 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage d'un air atmosphérique ou d'un gaz dans ledit conduit de contournement 43, ladite vanne 44 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 44 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique. De manière similaire, la turbine de décollage 45 peut comprendre une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de décharge de turbine de décollage 46 qui peut être obturé par une vanne de décharge de turbine de décollage 47 pouvant être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage d'un air atmosphérique ou d'un gaz dans ledit conduit de décharge 46, ladite vanne 47 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 47 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique. La figure 3 montre que le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 et le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 peuvent être reliés entre eux par un conduit d'admission directe 17 qui peut être obturé par une vanne d'admission directe 18 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit d'admission directe 17, ladite vanne 18 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 18 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.As a variant set forth in FIGS. 4 to 6, the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 provides that the takeoff compressor 42 may comprise an inlet and an outlet connected to each other by a compressor bypass duct. takeoff 43 which can be closed by a take-off compressor bypass valve 44 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of atmospheric air or a gas in said bypass duct 43 said valve 44 may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a conduit, and said valve 44 which can be controlled in opening or closing by the EMS management computer 6 in particular by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic actuator. Similarly, the take-off turbine 45 may include an inlet and an outlet interconnected by a take-off turbine discharge duct 46 which can be closed by a take-off turbine discharge valve 47 that can be held open, closed. or ajar so as to allow or not the passage of atmospheric air or a gas in said discharge conduit 46, said valve 47 may consist of a flap, a bushel, a valve or any other another means known to those skilled in the art for closing or opening a conduit, and said valve 47 can be controlled opening or closing by the EMS management computer 6 including by means of a pneumatic actuator, electro-pneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic. FIG. 3 shows that the admission duct of the power compressor 19 and the intake distributor inlet duct 52 can be connected to each other by a direct intake duct 17 which can be closed by an intake valve direct 18 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said direct intake pipe 17, said valve 18 can be constituted by a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a conduit, and said valve 18 can be controlled opening or closing by the EMS management calculator 6 including by means of a pneumatic, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic actuator.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 peut aussi comprendre, comme illustré en figures 4 à 6, un conduit d'admission du moteur thermique 8 et/ou un conduit d'admission du compresseur de puissance 19 qui est(sont) relié(s) avec la ligne d'échappement 14 par un conduit de recirculation des gaz d'échappement 58 qui peut être obturé par une vanne de recirculation des gaz d'échappement 59 cette dernière pouvant être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit de recirculation 58, ladite vanne 59 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 59 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EMS 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, hydraulique ou électrohydraulique. On remarque d'ailleurs en figures 4 à 6 que le conduit de recirculation des gaz d'échappement 58 peut comporter un refroidisseur des gaz d'échappement recirculés 60 qui refroidit des gaz d'échappement qu'achemine ledit conduit 58 depuis la ligne d'échappement 14 jusqu'au conduit d'admission du moteur thermique 8 et/ou au conduit d'admission du compresseur de puissance 19 avant que lesdits gaz n'atteignent ledit ou lesdits conduit(s), ledit refroidisseur 60 pouvant par exemple être de type air/air ou air/eau. Dans ce dernier cas, ladite eau peut provenir d'un circuit de refroidissement que peut comporter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2, ou d'un circuit d'eau froide indépendant.The supercharging device turbocharger air withdrawal and regeneration 1 may also comprise, as illustrated in Figures 4 to 6, an intake duct of the heat engine 8 and / or an intake duct of the power compressor 19 which is (are) connected (s) with the exhaust line 14 by an exhaust gas recirculation duct 58 which can be closed by an exhaust gas recirculation valve 59 the latter can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said recirculation duct 58, said valve 59 may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to the man of the art for closing or opening a conduit, and said valve 59 can be controlled opening or closing by the EMS management computer 6 including by means of a pneumatic actuator, electropneumatic, electrical, hydraulic or electroh YDRAULIC E XCAVATOR. Moreover, it will be noted in FIGS. 4 to 6 that the exhaust gas recirculation duct 58 may comprise a recirculated exhaust gas cooler 60 which cools exhaust gases that flow through said duct 58 from the line of exhaust 14 to the intake duct of the heat engine 8 and / or the intake duct of the power compressor 19 before said gas reaches said duct or ducts, said cooler 60 may for example be of the type air / air or air / water. In the latter case, said water can come from a cooling circuit that can comprise the reciprocating internal combustion engine 2, or an independent cold water circuit.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit en outre que tout ou partie de la surface extérieure et/ou intérieure du conduit de sortie de compresseur de puissance 24 et/ou du conduit d'admission de la turbine de puissance 26 et/ou de l'échangeur de régénération 31 et/ou du pré-échangeur de régénération 35 et/ou du collecteur d'échappement 12 et/ou du conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 et/ou de la ligne d'échappement 14 peut être revêtu d'un écran thermique 50 qui peut être un matériau et/ou une structure calorifuge interne et/ou externe qui retient la chaleur des gaz qui circulent à l'intérieur des composants 24, 26, 31, 35, 54, 14 ci-avant énumérés. Ledit matériau et/ou structure calorifuge peut être constitué de laine de roche, d'une double ou multiples peau(x) métallique(s) ou non et/ou d'écran(s) thermique(s) maintenu(s) à distance desdits composants 24, 26, 31, 35, 54, 14 par des plots d'isolation thermique, ou de tout autre agencement connu de l'homme de l'art et qui permet de retenir la chaleur. On note d'ailleurs que ledit matériau et/ou structure calorifuge peut s'appliquer à n'importe quel autre organe constitutif du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention.The turbo charging and regenerating turbocharging device 1 furthermore provides that all or part of the outer and / or inner surface of the power compressor output duct 24 and / or the intake duct of the turbine power 26 and / or the regeneration exchanger 31 and / or the regeneration pre-exchanger 35 and / or the exhaust manifold 12 and / or the exhaust manifold outlet duct 54 and / or the line exhaust 14 may be coated with a heat shield 50 which may be a material and / or an internal and / or external heat-insulating structure which retains the heat of the gases circulating inside the components 24, 26, 31, 35 , 54, 14 above listed. Said material and / or heat-insulating structure may consist of rockwool, a double or multiple skin (s) metal (s) or not and / or thermal screen (s) maintained (s) distance said components 24, 26, 31, 35, 54, 14 by thermal insulation pads, or any other arrangement known to those skilled in the art and which allows to retain heat. It should also be noted that said material and / or heat-insulating structure can be applied to any other constituent member of the supercharging device 1 according to the invention.

FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION: A partir de la description qui précède et en relation avec les figures 1 à 6, on comprend le fonctionnement du dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 pour moteur thermique à combustion interne alternatif 2 suivant la présente invention. Pour illustrer le fonctionnement dudit dispositif 1, on a principalement choisi la configuration montrée en figure 5 que l'on a appliquée à un moteur thermique à combustion interne alternatif 2 chargé de propulser une automobile non représentée. Le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 étant à l'arrêt et étant froid est démarré par le conducteur de ladite automobile. Ledit moteur 2 aspire alors de l'air atmosphérique par l'entrée d'admission du moteur 51 puis expulse des gaz d'échappement par la sortie de ligne d'échappement 16. Ledit conducteur décide ensuite d'utiliser ladite automobile à basse vitesse et donc, à basse puissance. Pour répondre à ce besoin, le calculateur de gestion EMS 6 maintient le papillon de vannage admission 9 partiellement fermé de sorte que le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 opère sous faible charge tandis qu'il tourne à basse vitesse. Simultanément, la vanne de décharge de turbine de décollage 47 montrée en figure 5 est maintenue ouverte de sorte que les gaz d'échappement chauds expulsés dudit moteur 2 réchauffent le catalyseur de post-traitement des polluants 13 le plus rapidement possible. L'ensemble de la ligne d'échappement 14 monte alors en température y-compris l'échangeur bi-étagé 61 qui inclut l'échangeur de régénération à contre-courant 34 et le pré-échangeur de régénération 35, tandis que la vanne de contournement de compresseur de décollage 44 est maintenue ouverte. Jusqu'ici, la vanne de conduit de liaison inter-compresseurs 68 a été maintenue ouverte, tandis que la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 et la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 ont toutes deux été maintenues fermées par le calculateur de gestion EMS 6.OPERATION OF THE INVENTION: From the foregoing description and in connection with FIGS. 1 to 6, the operation of the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 for a reciprocating internal combustion engine 2 is understood. the present invention. To illustrate the operation of said device 1, we mainly chose the configuration shown in Figure 5 that was applied to a reciprocating internal combustion engine 2 responsible for propelling an unrepresented automobile. The reciprocating internal combustion engine 2 being stopped and being cold is started by the driver of said automobile. Said engine 2 then draws atmospheric air through the intake inlet of the engine 51 and expels exhaust gases through the exhaust line outlet 16. Said driver then decides to use said automobile at low speed and therefore, at low power. To meet this need, the management computer EMS 6 keeps the throttle inlet 9 partially closed so that the reciprocating internal combustion engine 2 operates under low load while it rotates at low speed. At the same time, the take-off turbine discharge valve 47 shown in FIG. 5 is kept open so that hot exhaust gases expelled from said engine 2 heat up the pollutant aftertreatment catalyst 13 as quickly as possible. The entire exhaust line 14 then rises in temperature including the two-stage heat exchanger 61 which includes the countercurrent regeneration exchanger 34 and the regeneration pre-exchanger 35, while the Exit Compressor Bypass 44 is kept open. So far, the inter-compressor link conduit valve 68 has been kept open, while the power compressor output valve 57 and the power compressor 66 take-off valve have both been kept closed by the compressor. EMS management 6.

Si, en réponse aux aléas de son parcours, ledit conducteur demande un couple élevé au moteur thermique à combustion interne alternatif 2 en enfonçant profondément la pédale d'accélérateur de ladite automobile, alors, le calculateur de gestion EMS 6 ouvre pleinement le papillon de vannage admission 9, ferme la vanne de décharge de turbine de décollage 47 et la vanne de contournement de compresseur de décollage 44. Ceci a pour effet de remplir pleinement les cylindres de combustion 3 du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 lequel délivre immédiatement plus de puissance sur le vilebrequin 5 et donne plus de débit, de pression et de température aux gaz d'échappement qu'il expulse dans le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 sur lequel la turbine de décollage 45 est positionnée.If, in response to the vagaries of its journey, said driver requires a high torque to the internal combustion engine 2 reciprocating by depressing the accelerator pedal of said automobile, then the management computer EMS 6 fully opens the throttle valve intake 9, closes the take-off turbine discharge valve 47 and the take-off compressor bypass valve 44. This has the effect of fully filling the combustion cylinders 3 of the reciprocating internal combustion engine 2 which immediately delivers more power on the crankshaft 5 and gives more flow, pressure and temperature to the exhaust gas as it expels into the exhaust manifold outlet conduit 54 on which the take-off turbine 45 is positioned.

Ladite turbine 45 se met alors en rotation rapide et entraîne le compresseur de décollage 42 qui fait monter la pression de l'air atmosphérique qui circule dans le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64. L'air atmosphérique sortant du compresseur de décollage 42 est admis par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 via respectivement le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64, le refroidisseur d'air de suralimentation 10, le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52 qui comprend le papillon de vannage admission 9, et finalement, le répartiteur d'admission 11, de sorte que le couple dudit moteur 2 augmente rapidement, de même que l'énergie qu'il met à la disposition de la turbine de décollage 45 via ses gaz d'échappement. On remarque qu'à ce stade le clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance 63 que comporte le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 est maintenu fermé par la pression régnant en aval dudit clapet 63. Le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 ayant atteint un couple spécifique suffisant, le calculateur de gestion EMS 6 entrouvre la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 pour laisser passer une partie du débit d'air atmosphérique sortant du compresseur de décollage 42 au travers du compresseur centrifuge de puissance 21 qui se met à tourner sous l'effet du passage dudit air atmosphérique, ledit débit étant préalablement passé respectivement dans le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64, puis au travers du conduit de liaison inter-compresseurs 67 et du conduit d'admission du compresseur de puissance 19.Said turbine 45 then starts rotating rapidly and drives the take-off compressor 42 which raises the pressure of the atmospheric air flowing in the direct blow duct of the take-off compressor 64. The atmospheric air leaving the take-off compressor 42 is admitted by the reciprocating internal combustion engine 2 via respectively the direct blow duct of the takeoff compressor 64, the charge air cooler 10, the intake manifold inlet duct 52 which comprises the throttle valve intake 9, and finally, the intake distributor 11, so that the torque of said engine 2 increases rapidly, as well as the energy it makes available to the take-off turbine 45 via its exhaust gas. It is noted that at this stage the direct power supply check valve 63 that comprises the direct supply duct of the power compressor 62 is kept closed by the pressure prevailing downstream of said valve 63. The combustion heat engine internal rectifier 2 having reached a sufficient specific torque, the EMS management computer 6 half-opens the power compressor output valve 57 to pass a portion of the atmospheric air flow leaving the take-off compressor 42 through the centrifugal power compressor 21 which starts to rotate under the effect of the passage of said atmospheric air, said flow previously being passed respectively in the direct blowing duct of the takeoff compressor 64, then through the inter-compressor link conduit 67 and the duct intake of the power compressor 19.

On note à ce stade que le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 tournant lentement mais devant délivrer un couple élevé, le turbocompresseur de décollage 41 doit délivrer - au moyen du compresseur de décollage 42 - une pression élevée dans le répartiteur d'admission 11, tandis que le débit d'air qu'est en mesure d'admettre ledit moteur 2 reste faible. Ceci expose le compresseur de décollage 42 au risque d'entrer en zone de pompage, ce risque étant toutefois fortement atténué par le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon la présente invention.It is noted at this stage that the reciprocating internal combustion engine 2 slowly turning but having to deliver a high torque, the take-off turbocharger 41 must deliver - by means of the take-off compressor 42 - a high pressure in the intake distributor 11, while the air flow that is able to admit said engine 2 remains low. This exposes the take-off compressor 42 to the risk of entering the pumping zone, this risk being, however, greatly reduced by the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 according to the present invention.

En effet, le turbocompresseur de décollage 41 est exclusivement réservé à la suralimentation du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 lorsque ce dernier tourne à faible régime, par exemple jusqu'à mille-cinq-cent ou deux mille tours par minute. Le turbocompresseur de décollage 41 est donc spécifiquement dimensionné pour fournir une forte suralimentation à régimes faibles tout en offrant le temps de réponse le plus court possible, comme c'est le cas s'agissant des systèmes de suralimentation à deux turbocompresseurs bi-étagés selon l'état de l'art dont le turbocompresseur dit « haute-pression » ne suralimente les moteurs qu'à faible régime de rotation.Indeed, the take-off turbocharger 41 is exclusively reserved for the supercharging of the reciprocating internal combustion engine 2 when the latter is running at low speed, for example up to one thousand five hundred or two thousand revolutions per minute. The take-off turbocharger 41 is therefore specifically sized to provide strong supercharging at low speeds while offering the shortest possible response time, as is the case for twin-stage turbocharger supercharging systems according to the invention. State of the art of which the turbocharger said "high-pressure" supercharged the engines at low rotation speed.

Toutefois, suivant l'état de l'art, pour que ledit compresseur « haute-pression » échappe au pompage et opère au plus proche de son rendement optimum lorsque le moteur qu'il suralimente tourne à très faible régime, on balaye la charge au travers de la chambre de combustion dudit moteur de sorte à artificiellement augmenter le débit dudit compresseur. Le balayage dont il est question est obtenu au moyen d'au moins un déphaseur d'arbre à cames et requiert, s'agissant des moteurs à essence, l'injection directe d'essence. En alternative audit balayage de charge, le dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention prévoit que le débit du compresseur de décollage 42 est artificiellement augmenté non pas par un balayage de la charge au travers de ladite chambre, mais par le passage d'une fraction du débit dudit compresseur 42 au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57. Ledit compresseur 42 échappe ainsi au pompage par des moyens différents, est de plus forte dimension et présente donc un meilleur rendement, et peu opérer au plus proche de son rendement maximal.However, according to the state of the art, for said "high-pressure" compressor to escape pumping and operate as close as possible to its optimum efficiency when the supercharged engine is running at a very low speed, the load is swept over. through the combustion chamber of said engine so as to artificially increase the flow rate of said compressor. The sweep in question is obtained by means of at least one camshaft dephaser and requires, for gasoline engines, the direct injection of gasoline. As an alternative to said load sweep, the supercharging device 1 according to the invention provides that the flow of the take-off compressor 42 is artificially increased not by a sweeping of the load through said chamber, but by the passage of a fraction. the flow rate of said compressor 42 through the output valve of the power compressor 57. Said compressor 42 thus escapes pumping by different means, is of larger size and therefore has a better efficiency, and can operate closer to its maximum yield.

Pour que la turbine de décollage 45 puisse entraîner le compresseur de décollage 42 malgré le travail supplémentaire à fournir par ladite turbine 45 qu'induit la fraction du débit dudit compresseur 42 passant au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57, on a prévu un carter dans lequel est logée ladite turbine 45 qui laisse entre lui et ladite turbine 45 un passage étroit. Ainsi, la pression des gaz d'échappement expulsés du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 est augmentée de sorte que la turbine de décollage 45 produit bien ledit travail supplémentaire, même si une part importante de ce dernier est prise sur le vilebrequin 5 dudit moteur 2 via le piston de combustion 4 qui doit vaincre une contre-pression accrue en phase d'échappement. L'entraînement du compresseur de décollage 42 est donc dispendieuse en énergie en contrepartie d'une bonne réactivité dudit compresseur 42 à fournir rapidement une forte pression de suralimentation au moteur thermique à combustion interne alternatif 2. Toutefois, la suralimentation dudit moteur 2 au moyen du turbocompresseur de décollage 41 est transitoire. En effet, la fraction de l'air atmosphérique qu'expulse le compresseur de décollage 42 et qui passe au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 atteint rapidement l'échangeur de régénération 31 et plus précisément le canal de réchauffage de régénération 33. Dans ce dernier, ledit air est préchauffé à une température sensiblement inférieure à celle qu'ont les gaz d'échappement immédiatement après qu'ils aient été expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 car en effet, lesdits gaz d'échappement circulant en sens inverse dans le canal de refroidissement de régénération 32 ont été mélangés avec ledit air atmosphérique au niveau de la jonction de mélange des gaz 53 après que ledit air ait traversé la turbine de puissance 27 puis ait également rejoint ledit canal de refroidissement 32 via ladite jonction 53 après avoir été expulsés par ladite turbine 27 via le conduit de sortie de la turbine de puissance 30. Lesdits gaz d'échappement mélangés audit air atmosphérique et circulant dans le canal de refroidissement de régénération 32 ressortent de ce dernier à une température abaissée, potentiellement proche de celle qu'a l'air atmosphérique lorsqu'il est expulsé par le compresseur de décollage 42. Immédiatement après avoir été préchauffé par le mélange constitué de gaz d'échappement mélangés à l'air atmosphérique circulant dans le canal de refroidissement de régénération 32, l'air atmosphérique initialement expulsé par le compresseur de décollage 42 puis par le compresseur centrifuge de puissance 21 atteint le pré-échangeur de régénération 35 et plus précisément le canal de réchauffage de pré-échangeur 37. Dans ce dernier, ledit air est réchauffé à une température sensiblement égale à celle qu'ont les gaz d'échappement immédiatement après qu'ils aient été expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 car cette fois-ci, lesdits gaz d'échappement circulant en sens inverse dans canal de refroidissement de pré-échangeur 36 n'ont pas été mélangés.In order for the take-off turbine 45 to drive the take-off compressor 42 despite the additional work to be performed by said turbine 45 that induces the fraction of the flow rate of said compressor 42 passing through the power compressor output valve 57, provided a housing in which is housed said turbine 45 which leaves between it and said turbine 45 a narrow passage. Thus, the exhaust gas pressure expelled from the reciprocating internal combustion engine 2 is increased so that the take-off turbine 45 effectively produces said additional work, even if a large part of it is taken on the crankshaft 5 of said engine. 2 via the combustion piston 4 which must overcome an increased back pressure in the exhaust phase. The drive of the take-off compressor 42 is therefore expensive in energy in return for a good responsiveness of said compressor 42 to rapidly provide a high boost pressure to the reciprocating internal combustion engine 2. However, the supercharging of said engine 2 by means of the Take-off turbocharger 41 is transient. Indeed, the fraction of the atmospheric air exhaled by the takeoff compressor 42 and which passes through the power compressor output valve 57 rapidly reaches the regeneration exchanger 31 and more precisely the regeneration heating channel. 33. In the latter, said air is preheated to a temperature substantially lower than that which the exhaust gases immediately after they have been expelled by the reciprocating internal combustion engine 2 because, in fact, said gases of reverse flow exhaust in the regeneration cooling channel 32 were mixed with said atmospheric air at the gas mixing junction 53 after said air passed through the power turbine 27 and then also joined said cooling channel 32 via said junction 53 after having been expelled by said turbine 27 via the outlet duct of the power turbine 3 0. Said exhaust gas mixed with said atmospheric air and flowing in the regeneration cooling channel 32 emerge from the latter at a lowered temperature, potentially close to that of atmospheric air when it is expelled by the compressor. take-off 42. Immediately after being preheated by the mixture consisting of exhaust gas mixed with the atmospheric air circulating in the regeneration cooling channel 32, the atmospheric air initially expelled by the takeoff compressor 42 and then by the centrifugal compressor 21 reaches the pre-regeneration exchanger 35 and more precisely the pre-exchanger heating channel 37. In the latter, said air is heated to a temperature substantially equal to that which the exhaust gas immediately after 'they were expelled by the internal combustion engine alternative combustion 2 because this time here, said exhaust gas circulating in opposite direction in the pre-exchanger cooling channel 36 have not been mixed.

Ainsi, dans l'échangeur bi-étagé 61, lesdits gaz d'échappement ont bien cédé une grande partie de leur chaleur à l'air atmosphérique ayant passé au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57.Thus, in the two-stage heat exchanger 61, said exhaust gases have yielded much of their heat to the atmospheric air having passed through the power compressor output valve 57.

Lorsqu'il passe dans l'échangeur bi-étagé 61, l'air atmosphérique se dilate fortement consécutivement à l'augmentation de sa température. Son débit et sa pression augmentent tandis qu'il parvient à la turbine de puissance 27 via le conduit d'admission de la turbine de puissance 26. Il est alors détendu par ladite turbine 27 laquelle produit du travail qu'elle communique au compresseur centrifuge de puissance 21 qui en retour comprime l'air atmosphérique qui lui est amené par le conduit d'admission du compresseur de puissance 19, avec un débit et une pression qui vont croissant. La vanne de sortie de compresseur de puissance 57 jusqu'ici entrouverte s'ouvre de plus en plus, accompagnant la montée en débit et en pression de l'air atmosphérique expulsé en sortie du compresseur centrifuge de puissance 21, puis c'est au tour de la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 d'être entrouverte par le calculateur de gestion EMS 6 de sorte que le compresseur centrifuge de puissance 21 contribue à suralimenter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2.When it passes through the two-stage heat exchanger 61, the atmospheric air expands strongly following the increase in its temperature. Its flow and its pressure increase as it reaches the power turbine 27 via the intake duct of the power turbine 26. It is then expanded by said turbine 27 which produces work that it communicates with the centrifugal compressor of power 21 which in return compresses the atmospheric air which is brought to it by the intake duct of the power compressor 19, with a flow and a pressure which increases. The output compressor output valve 57 hitherto open opens more and more, accompanying the increase in flow rate and pressure of the atmospheric air expelled at the output of the centrifugal compressor power 21, then it is the turn the draw off valve of the power compressor 66 to be ajar by the management computer EMS 6 so that the centrifugal power compressor 21 contributes to supercharging the reciprocating internal combustion engine 2.

En effet, lorsque la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 s'entrouvre, l'ouverture de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 étant convenablement réglée, la pression en aval du clapet anti-retour de soufflage direct de décollage 65 devient supérieure à la pression en amont dudit clapet 65. Ledit clapet reste donc fermé. On comprend aisément à l'étude de la figure 5 qu'il résulte de cette configuration que le compresseur de décollage 42 pré-comprime l'air atmosphérique dans le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64, tandis que le compresseur centrifuge de puissance 21 surcomprime ledit air dans le conduit de sortie de compresseur de puissance 24, ledit air s'acheminant pour partie vers le répartiteur d'admission 11 du moteur thermique à combustion interne alternatif 2. La turbine de puissance 27 recevant un débit massique et volumique d'air atmosphérique à détendre de plus en plus important, elle monte progressivement en puissance. Simultanément, le débit d'air fourni par le compresseur centrifuge de puissance 21 augmente. Le calculateur de gestion EMS 6 peut alors ouvrir progressivement la vanne de décharge de turbine de décollage 47 de sorte à réduire progressivement le travail produit par la turbine de décollage 45 et la contribution du turbocompresseur de décollage 41 à la suralimentation du moteur thermique à combustion interne alternatif 2. Au-delà d'un certain débit d'air fourni par le compresseur centrifuge de puissance 21, le calculateur de gestion EMS 6 ouvre pleinement la vanne de contournement de compresseur de décollage 44 pour que le compresseur de décollage 42 cesse de suralimenter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 ce dernier n'étant alors plus suralimenté que par le turbocompresseur de puissance 20, tandis que ledit calculateur 6 ouvre aussi pleinement la vanne de décharge de turbine de décollage 47 de sorte que la turbine de décollage 45 cesse d'entraîner le compresseur de décollage 42 .Indeed, when the draw off valve of the power compressor 66 is opened, the opening of the power compressor outlet valve 57 being suitably adjusted, the pressure downstream of the direct takeoff blow-off check valve 65 becomes greater than the pressure upstream of said valve 65. Said valve therefore remains closed. It is easily understood from the study of FIG. 5 that it follows from this configuration that the takeoff compressor 42 pre-compresses the atmospheric air in the direct blow duct of the take-off compressor 64, whereas the centrifugal power compressor 21 supercharges said air in the power compressor output duct 24, said air being fed in part to the intake manifold 11 of the reciprocating internal combustion engine 2. The power turbine 27 receiving a mass and volume flow of atmospheric air to relax more and more important, it gradually increases in power. Simultaneously, the air flow supplied by the centrifugal power compressor 21 increases. The EMS management calculator 6 can then progressively open the take-off turbine discharge valve 47 so as to gradually reduce the work produced by the take-off turbine 45 and the contribution of the take-off turbocharger 41 to the supercharging of the internal combustion engine. alternative 2. Beyond a certain air flow supplied by the centrifugal power compressor 21, the EMS management calculator 6 fully opens the take-off compressor bypass valve 44 so that the take-off compressor 42 stops supercharging the reciprocating internal combustion engine 2, which is then no longer supercharged except by the power turbocharger 20, while said computer 6 also fully opens the take-off turbine discharge valve 47 so that the take-off turbine 45 ceases to drive the takeoff compressor 42.

On remarque à ce stade que le compresseur centrifuge de puissance 21 fournit à la fois l'air atmosphérique destiné à être réchauffé dans l'échangeur bi-étagé 61 pour fournir l'énergie nécessaire à la turbine de puissance 27, et à la fois - par soutirage via la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 - l'air atmosphérique nécessaire à la suralimentation du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, ledit air étant refroidi dans le refroidisseur d'air de suralimentation 10 avant d'être aspiré par ledit moteur 2 via le répartiteur d'admission 11. Comme on le déduit aisément de la figure 5 prise ici pour illustrer le fonctionnement du dispositif 1 suivant l'invention, l'air atmosphérique chaud détendu par la turbine de puissance 27 est ensuite expulsé par ladite turbine 27 dans le conduit de sortie de la turbine de puissance 30, puis mélangé au niveau de la jonction de mélange des gaz 53 avec les gaz d'échappement chauds expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2. Ensuite, lors de leur circulation dans le canal de refroidissement de régénération 32, ledit air et lesdits gaz cèdent une grande partie de leur chaleur à l'air atmosphérique expulsé par le compresseur centrifuge de puissance 21, avant que ledit air atmosphérique soit finalement surchauffé dans le canal de réchauffage de pré-échangeur 37.It is noted at this point that the centrifugal power compressor 21 provides both the atmospheric air to be heated in the two-stage heat exchanger 61 to provide the energy required for the power turbine 27, and at the same time - by withdrawing via the discharge valve of the power compressor 66 - the atmospheric air necessary for the supercharging of the reciprocating internal combustion engine 2, said air being cooled in the charge air cooler 10 before being sucked by said motor 2 via the intake distributor 11. As can be readily deduced from FIG. 5 taken here to illustrate the operation of the device 1 according to the invention, the hot atmospheric air expanded by the power turbine 27 is then expelled by said turbine 27 in the output duct of the power turbine 30, then mixed at the junction of the mixture of gases 53 with the hot exhaust gases expelled by the m 2. Thereafter, as they flow through the regeneration cooling channel 32, said air and said gases yield a large part of their heat to the atmospheric air expelled by the centrifugal power compressor 21, before that said atmospheric air is finally superheated in the pre-exchanger heating channel 37.

Ainsi, l'air atmosphérique chaud sortant du canal de réchauffage de pré-échangeur 37 perd une partie de sa chaleur lorsqu'il est détendu par la turbine de puissance 27 ladite chaleur étant transformée en travail par ladite turbine 27, puis cède - dans l'échangeur de régénération 31 - une grande partie de sa chaleur restante à l'air atmosphérique expulsé du compresseur centrifuge de puissance 21. La régénération thermique que constitue le passage dudit air dans ledit échangeur 31 fournit une grande partie de la puissance calorifique nécessaire au fonctionnement de la turbine de puissance 27, tandis que la puissance calorifique complémentaire nécessaire au fonctionnement du turbocompresseur de puissance 20 est fournie par le refroidissement des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 dans l'échangeur de régénération 31 d'une part et dans le pré-échangeur de régénération 35 d'autre part, ledit échangeur 31 et ledit pré-échangeur 35 étant rassemblés en un seul et même échangeur bi-étagé 61.Thus, the hot atmospheric air exiting the pre-heat exchanger heating channel 37 loses part of its heat when it is expanded by the power turbine 27, said heat being transformed into work by said turbine 27, then yields - in the regeneration exchanger 31 - a large part of its remaining heat to atmospheric air expelled from the centrifugal power compressor 21. The thermal regeneration that constitutes the passage of said air in said exchanger 31 provides a large part of the heating power required for operation of the power turbine 27, while the additional heating power necessary for the operation of the power turbocharger 20 is provided by the cooling of the exhaust gas expelled by the reciprocating internal combustion engine 2 in the regeneration exchanger 31 d. on the one hand and in the pre-regeneration exchanger 35 on the other hand, said exchanger 31 and led it pre-exchanger 35 being collected in one and the same two-stage exchanger 61.

Ainsi, ledit moteur 2 est suralimenté sans avoir à subir la contrepression supplémentaire à l'échappement ordinairement générée par les turbines de turbocompresseur selon l'art antérieur, à l'exception des démarrages depuis l'arrêt ou lors de certains fonctionnements en transitoire de puissance qui nécessitent de recourir temporairement au turbocompresseur de décollage 41.Thus, said engine 2 is supercharged without having to undergo the additional counterpressure to the exhaust ordinarily generated by the turbocharger turbines according to the prior art, with the exception of starts since stopping or during certain operations in power transient which require temporary use of the take-off turbocharger 41.

En conséquence, du fait de l'absence de contrepression additionnelle, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention permet bien - par rapport à l'état de l'art et conformément à ce qui a été exposé en préambule - un meilleur phasage de la combustion des moteurs à essence et/ou une augmentation de leur rapport volumétrique. Ceci est favorable au rendement desdits moteurs à essence. En outre, ledit dispositif 1 confère à tout moteur thermique à combustion interne alternatif 2 qui en est équipé une pression d'admission supérieure à sa pression d'échappement, ce qui produit sur le vilebrequin 5 dudit moteur 2 un travail additionnel positif et exploitable, sans consommation de carburant supplémentaire. On remarque que lorsqu'à même Pression Moyenne Effective le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 monte en régime, la quantité d'air atmosphérique sous pression que soutire ledit moteur 2 au compresseur centrifuge de puissance 21 augmente. En conséquence, le débit massique dudit compresseur 21 doit augmenter, de même que le travail que doit fournir la turbine de puissance 27 pour l'entraîner. Toutefois, l'augmentation du soutirage s'accompagne immédiatement de l'augmentation de la puissance thermique disponible pour ladite turbine 27, ladite puissance étant délivrée à l'échappement dudit moteur 2 via les gaz d'échappement de ce dernier. On note que le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 étant suffisamment chaud et opérant à charges partielles, c'est à dire sans suralimentation, le turbocompresseur de puissance 20 peut continuer à exploiter la puissance thermique délivrée à l'échappement dudit moteur 2 - sous réserve que la température des gaz d'échappement correspondants soit suffisante - pour que le compresseur centrifuge de puissance 21 délivre un débit et une pression les plus élevés possibles à la turbine de puissance 27 qui en retour, entraîne ledit compresseur 21 en rotation. Cette stratégie permet de garder le turbocompresseur de puissance 20 le plus disponible possible pour relayer le turbocompresseur de décollage 41 en transitoire de charge du moteur thermique à combustion interne alternatif 2.Consequently, because of the absence of additional counterpressure, the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 according to the invention allows - compared to the state of the art and in accordance with what has been has been exposed in the preamble - a better phasing of the combustion of gasoline engines and / or an increase in their volumetric ratio. This is favorable to the performance of said gasoline engines. In addition, said device 1 confers on any reciprocating internal combustion engine 2 which is equipped with an intake pressure greater than its exhaust pressure, which produces on the crankshaft 5 of said engine 2 additional positive and exploitable work, without additional fuel consumption. Note that when at the same Effective Average Pressure the reciprocating internal combustion engine 2 rises, the amount of atmospheric air under pressure that withdraws said engine 2 to the centrifugal power compressor 21 increases. As a result, the mass flow rate of said compressor 21 must increase, as well as the work that the power turbine 27 must provide to drive it. However, the increase of the withdrawal is accompanied immediately by the increase of the thermal power available for said turbine 27, said power being delivered to the exhaust of said engine 2 via the exhaust gas of the latter. It should be noted that, since the reciprocating internal combustion engine 2 is sufficiently hot and operating at partial loads, that is to say without supercharging, the power turbocharger 20 can continue to exploit the thermal power delivered to the exhaust of said engine 2 - under provided that the temperature of the corresponding exhaust gas is sufficient - so that the centrifugal power compressor 21 delivers the highest possible flow and pressure to the power turbine 27 which in turn drives said compressor 21 in rotation. This strategy makes it possible to keep the turbocharger of power 20 as available as possible to relay the take-off turbocharger 41 in the load transient of the reciprocating internal combustion engine 2.

Pour cela, une fois que le turbocompresseur de puissance 20 est monté en débit et en pression à l'occasion d'une première montée en charge, lorsque le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 ne nécessite plus de suralimentation, le calculateur de gestion EMS 6 laisse ouverte la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 tandis qu'il maintient la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66 fermée. Ainsi, l'entièreté du débit d'air atmosphérique que délivre le compresseur centrifuge de puissance 21 est réservé à l'entraînement de la turbine de puissance 27, de même que l'entièreté de la chaleur récupérable par l'échangeur bi-étagé 61 est réservée au réchauffage dudit air atmosphérique avant que ce dernier ne soit détendu par ladite turbine 27.For this, once the power turbocharger 20 is mounted in flow and pressure on the occasion of a first load increase, when the reciprocating internal combustion engine 2 no longer requires supercharging, the EMS management calculator 6 leaves the power compressor output valve 57 open while it holds the draw off valve of the power compressor 66 closed. Thus, the entire flow of atmospheric air delivered by the centrifugal power compressor 21 is reserved for driving the power turbine 27, as well as the entire heat recoverable by the two-stage heat exchanger 61 is reserved for reheating said atmospheric air before it is expanded by said turbine 27.

On remarque à ce propos que selon la configuration retenue en figures 5 et 6, le réglage de la charge du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 au moyen du papillon de vannage admission 9 n'a pas de conséquences sur le débit d'air atmosphérique que peut admettre le compresseur centrifuge de puissance 21 via le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 et/ou le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62, et inversement. On remarque en figures 5 et 6 la vanne de conduit de liaison inter-compresseurs 68 qui peut obturer le conduit de liaison inter-compresseurs 67.It should be noted in this connection that according to the configuration retained in FIGS. 5 and 6, the adjustment of the load of the reciprocating internal combustion engine 2 by means of the inlet throttle valve 9 has no consequences on the flow of atmospheric air. the centrifugal power compressor 21 may admit via the direct blow duct of the take-off compressor 64 and / or the direct supply duct of the power compressor 62, and vice versa. FIGS. 5 and 6 show the inter-compressor link pipe valve 68 which can close off the inter-compressor link pipe 67.

Ladite vanne 68 permet de réserver - lorsqu'elle est maintenue fermée - l'entièreté du débit d'air atmosphérique délivré par le compresseur de décollage 42 au moteur thermique à combustion interne alternatif 2 dans la mesure où le turbocompresseur de puissance 20 est déjà établi en débit et en pression consécutivement à une précédente montée en charge. Ainsi, ladite vanne 68 permet par exemple de garantir une puissance thermique suffisante à l'échappement dudit moteur 2 au moyen du turbocompresseur de décollage 41 avant d'ouvrir la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66, ce qui évite de temporairement déséquilibrer le bilan énergétique entre la puissance thermique disponible à l'échappement dudit moteur 2 pour entraîner le compresseur centrifuge de puissance 21 et la puissance de suralimentation soutirée par la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66. On note que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention tel que présenté en figures 4 à 6 permet de réduire la température maximale à laquelle est soumise la turbine de décollage 45 car cette dernière n'est sollicitée qu'aux faibles régimes du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, là ou les gaz d'échappement dudit moteur sortent à température modérée y-compris à très fortes charges. Ceci permet de réaliser ladite turbine 45 dans des matériaux peu coûteux. On note en outre que cet avantage vaut également pour la turbine de puissance 27 telle que montrée en figures 1 à 6 car la température de l'air atmosphérique qu'elle admet en son entrée est toujours inférieure à celle des gaz d'échappement expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2, la température desdits gaz étant déjà plus basse - du fait de l'absence de contre pression significative à l'échappement - que celle ordinairement trouvée sur les moteurs à essence suralimentés opérant à régime et à charge comparables selon l'état de l'art. On remarque qu'il est notamment possible de limiter la température en entrée de turbine de puissance 27 en prévoyant un débit massique d'air atmosphérique admis par ladite turbine 27 toujours plus grand que celui retenu pour l'air admis par ledit moteur 2 via le répartiteur d'admission 11. En ce cas, le taux de soutirage d'air au compresseur centrifuge de puissance 21 pour suralimenter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 reste toujours inférieur à cinquante pour cent, quelle que soit la charge dudit moteur 2.Said valve 68 makes it possible to reserve - when it is kept closed - the entire flow of atmospheric air delivered by the take-off compressor 42 to the reciprocating internal combustion engine 2 to the extent that the power turbocharger 20 is already established. in flow and pressure following a previous increase in load. Thus, said valve 68 makes it possible, for example, to guarantee a sufficient thermal power for the exhaust of said engine 2 by means of the take-off turbocharger 41 before opening the draw-off valve of the power compressor 66, which avoids temporarily imbalancing the balance sheet. energy between the thermal power available at the exhaust of said engine 2 for driving the centrifugal power compressor 21 and the supercharging power withdrawn by the draw off valve of the power compressor 66. It is noted that the turbocharging supercharger The air and regeneration 1 according to the invention as shown in FIGS. 4 to 6 makes it possible to reduce the maximum temperature at which the take-off turbine 45 is subjected, since the latter is only subjected to the low speeds of the internal combustion engine. alternatively 2, where the exhaust gases of said engine come out at moderate temperature y-comp ris at very heavy loads. This makes it possible to produce said turbine 45 in inexpensive materials. It is furthermore noted that this advantage also applies to the power turbine 27 as shown in FIGS. 1 to 6 because the temperature of the atmospheric air that it admits at its inlet is always lower than that of the exhaust gases expelled by the reciprocating internal combustion engine 2, the temperature of said gases being already lower - due to the absence of significant exhaust backpressure - than that ordinarily found on supercharged gasoline engines operating at comparable speeds and loads according to the state of the art. It is noted that it is possible in particular to limit the temperature at the power turbine inlet 27 by providing a mass flow rate of atmospheric air admitted by said turbine 27 always larger than that retained for the air admitted by said engine 2 via the Intake manifold 11. In this case, the rate of withdrawal of air to the centrifugal power compressor 21 for supercharging the reciprocating internal combustion engine 2 remains always less than fifty percent, regardless of the load of said engine 2.

A ceci s'ajoute le fait - outre que l'échangeur de régénération 31 ne peut pas présenter un rendement de cent pour cent - que la turbine de puissance 27 transforme une partie de la chaleur des gaz d'échappement expulsés par ledit moteur 2 en travail. Ceci fait chuter la température moyenne de l'air atmosphérique qui circule dans la boucle de régénération que forme le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention, par exemple au moyen de l'échangeur bi-étagé 61. En définitive, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention offre divers leviers de dimensionnement et de réglage pour atteindre le meilleur compromis possible entre la température d'entrée de la turbine de puissance 27 qui dépend notamment du taux de soutirage d'air au compresseur centrifuge de puissance 21, le rendement du turbocompresseur de puissance 20 résultant notamment de ladite température, et le rendement de l'échangeur bi-étagé 61.In addition, the fact that, in addition to the fact that the regeneration exchanger 31 can not have a one hundred percent efficiency, the power turbine 27 transforms part of the heat of the exhaust gases expelled by said engine 2 into job. This causes the average temperature of the atmospheric air circulating in the regeneration loop formed by the supercharger turbocharger air withdrawal and regeneration 1 according to the invention to fall, for example by means of the two-stage exchanger. 61. Finally, the supercharging device turbocharger air bleed and regeneration 1 according to the invention offers various levers for sizing and adjustment to achieve the best possible compromise between the inlet temperature of the power turbine 27 which depends in particular on the rate of air withdrawal at the centrifugal power compressor 21, the performance of the power turbocharger 20 resulting in particular from said temperature, and the efficiency of the two-stage exchanger 61.

On notera également que dans le contexte du dispositif 1 selon l'invention, le turbocompresseur de puissance 20 est peu soumis aux pulsations d'air présentes à l'admission et à l'échappement du moteur thermique à combustion interne alternatif 2. Lesdites pulsations sont en effet proportionnelles au taux de soutirage d'air qui peut ne jamais excéder cinquante pour cent, et sont fortement filtrées par le volume interne des conduits 24, 26, 30 et canaux 32, 33, 36, 37 qui relient le compresseur centrifuge de puissance 21 à la turbine de puissance 27. On comprend à l'analyse des figures 4 à 6 que le dispositif 1 selon l'invention permet de réaliser un système de suralimentation par turbocompresseurs bi-étagés n'ayant qu'une seule turbine à l'échappement du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, en l'occurrence, la turbine de décollage 45. Ceci résout notamment le problème du temps de montée en température excessivement long des catalyseurs de post traitement des polluants lié à la suralimentation bi-étagée par turbocompresseurs selon l'art antérieur. En effet, lorsque deux turbines se succèdent à l'échappement d'un moteur thermique à combustion interne alternatif, lesdites turbines sont prioritairement chauffées par les gaz d'échappement expulsés par ledit moteur et le catalyseur qui est positionné après la dernière turbine ne reçoit plus assez de chaleur pour atteindre sa température opérationnelle dans le délai requis. Il résulte de ce problème une grande difficulté voire une impossibilité à rester en dessous des seuils maximaux d'émissions polluantes imposés par les réglementations. Ce problème est résolu par le dispositif 1 selon l'invention. On déduit aisément des figures 1 à 6 que le dimensionnement et la conception du turbocompresseur de puissance 20 sont grandement facilités par rapport à l'art antérieur par le dispositif 1 selon l'invention, car outre l'avantage de la réduction de température précédemment décrit, le moment d'inertie dudit turbocompresseur 20 a peu d'incidence sur le dynamisme et le brio des véhicules destinés à recevoir ledit dispositif 1, particulièrement si les configurations montrées en figures 5 et 6 sont retenues qui offrent les possibilités les plus étendues en réglages et optimisations. En effet, le maintien en pression et en régime du turbocompresseur de puissance 20 rend ce dernier en permanence disponible pour relayer le turbocompresseur de décollage 41 sans avoir à relancer ledit turbocompresseur 20 en rotation depuis un régime faible. Il en résulte que ledit turbocompresseur 20 peut présenter un moment d'inertie important sans pour autant que les pertes cinétiques qu'il peut induire en transitoire de charge du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 soient significativement augmentées. Ceci facilite le dimensionnement et la conception dudit turbocompresseur 20 en vue d'en obtenir plus de rendement à moindre coût.It will also be noted that in the context of the device 1 according to the invention, the power turbocharger 20 is not very subject to the pulsations of air present at the intake and exhaust of the reciprocating internal combustion engine 2. Said pulsations are indeed proportional to the rate of air withdrawal which may never exceed fifty percent, and are strongly filtered by the internal volume of the ducts 24, 26, 30 and channels 32, 33, 36, 37 which connect the centrifugal power compressor 21 to the power turbine 27. It will be understood from the analysis of FIGS. 4 to 6 that the device 1 according to the invention makes it possible to produce a supercharging system using two-stage turbochargers having only one turbine at the same time. exhaust of the reciprocating internal combustion engine 2, in this case, the takeoff turbine 45. This notably solves the problem of the excessively long temperature rise time of the post-milking catalysts. pollutants related to turbocharging two-stage turbocharging according to the prior art. Indeed, when two turbines succeed each other at the exhaust of an internal combustion engine with an alternative internal combustion, said turbines are primarily heated by the exhaust gases expelled by said engine and the catalyst which is positioned after the last turbine no longer receives enough heat to reach its operational temperature within the required time. The result of this problem is a great difficulty or even an impossibility to remain below the maximum thresholds of polluting emissions imposed by the regulations. This problem is solved by the device 1 according to the invention. It is easy to deduce from FIGS. 1 to 6 that the design and design of the power turbocharger 20 are greatly facilitated with respect to the prior art by the device 1 according to the invention, because in addition to the advantage of the temperature reduction previously described. , the moment of inertia of said turbocharger 20 has little effect on the dynamism and brilliance of the vehicles intended to receive said device 1, particularly if the configurations shown in FIGS. 5 and 6 are retained which offer the most extensive possibilities in settings and optimizations. Indeed, maintaining pressure and speed of the turbocharger power 20 makes it permanently available to relay the take-off turbocharger 41 without having to restart said turbocharger 20 in rotation from a low speed. As a result, said turbocharger 20 may have a high moment of inertia without the fact that the kinetic losses it can induce in transient load of the reciprocating internal combustion engine 2 are significantly increased. This facilitates the design and design of said turbocharger 20 to obtain more output at lower cost.

Tenant compte de ce qui vient d'être dit, la roue du compresseur centrifuge de puissance 21 peut être réalisée en un matériau à forte résistance à l'abrasion et à la cavitation, un tel matériau étant par réputation plus lourd. Cette stratégie permet notamment d'admettre des gaz d'échappement recirculés à l'entrée dudit compresseur 21 même si lesdits gaz véhiculent des gouttelettes d'eau de condensation formées durant le refroidissement desdits gaz, ces derniers pouvant être admis par exemple via le conduit de recirculation des gaz d'échappement 58 tel que montré en figures 4 à 6, ledit conduit 58 comprenant un refroidisseur des gaz d'échappement recirculés 60 et une vanne de recirculation des gaz d'échappement 59. En outre, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention permet potentiellement de fournir de fortes quantité de gaz d'échappement recirculés au moteur thermique à combustion interne alternatif 2 qu'il suralimente, ce qui constitue un facteur supplémentaire d'amélioration du rendement dudit moteur 2. En effet, suivant l'état de l'art, la puissance et le rendement de la suralimentation limite le taux de gaz d'échappement recirculés à fortes charges, particulièrement dans le cas des moteurs à essence. Ceci est dû au fait que lesdits gaz ne participent pas à la combustion et que les comprimer consomme de l'énergie. Ainsi, au-delà d'un certain taux de gaz d'échappement recirculés, le bénéfice en efficacité thermodynamique procuré par lesdits gaz devient inférieur au coût énergétique lié à la compression de ces derniers.Taking into account what has just been said, the wheel of the centrifugal power compressor 21 can be made of a material with high resistance to abrasion and cavitation, such material being by reputation heavier. This strategy makes it possible, in particular, to admit recirculated exhaust gas at the inlet of said compressor 21 even if said gases carry condensation water droplets formed during the cooling of said gases, the latter being able to be admitted, for example, via the air duct. recirculation of the exhaust gas 58 as shown in Figures 4 to 6, said duct 58 comprising a recirculated exhaust gas cooler 60 and an exhaust gas recirculation valve 59. In addition, the turbocharger supercharger With air withdrawal and regeneration 1 according to the invention potentially provides large amounts of recirculated exhaust gas to the internal combustion engine 2 reciprocating it supercharges, which is an additional factor to improve the efficiency of said 2. In fact, according to the state of the art, the power and the efficiency of the supercharging limit the rate of exhaust gas. recirculated feed at high loads, especially in the case of gasoline engines. This is due to the fact that said gases do not participate in the combustion and that compressing them consumes energy. Thus, beyond a certain rate of recirculated exhaust gas, the efficiency in thermodynamic efficiency provided by said gas becomes lower than the energy cost related to the compression of the latter.

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention résout en grande partie ce problème en ce que le turbocompresseur de puissance 20 dispose de beaucoup d'énergie - grâce à la régénération - pour comprimer un mélange d'air atmosphérique et de gaz d'échappement recirculés dans le répartiteur d'admission 11. L'énergie supplémentaire utilisée par le turbocompresseur de puissance 20 est ordinairement perdue dans le cas des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs selon l'état de l'art. Dans ce contexte, il est avantageux d'augmenter autant que possible le taux de gaz d'échappement recirculés à fortes charges ce qui a pour conséquence d'augmenter la pression d'admission du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 puisque ladite augmentation produit un surcroît de travail positif exploitable sur le vilebrequin 5 dudit moteur 2, sans consommation de carburant supplémentaire.The turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 according to the invention largely solves this problem in that the power turbocharger 20 has a lot of energy - thanks to the regeneration - to compress a mixture of Atmospheric air and recirculated exhaust gas in the intake manifold 11. The additional energy used by the power turbocharger 20 is ordinarily lost in the case of reciprocating internal combustion engines according to the state of the art. In this context, it is advantageous to increase as much as possible the rate of recirculated exhaust gas at high loads which has the effect of increasing the intake pressure of the reciprocating internal combustion engine 2 since said increase produces a additional positive work exploitable on the crankshaft 5 of said engine 2, without additional fuel consumption.

Ainsi, la recirculation des gaz d'échappement opérée par le dispositif 1 selon l'invention permet - outre réduire la sensibilité au cliquetis et les pertes thermiques des moteurs à essence - de récupérer davantage d'énergie calorifique à l'échappement du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, ladite énergie étant convertie en travail disponible sur le vilebrequin 5 par l'intermédiaire de la turbine de puissance 27 qui entraîne le compresseur centrifuge de puissance 21 lequel comprime un mélange d'air atmosphérique et de gaz d'échappement recirculés à l'admission dudit moteur 2 via le répartiteur d'admission 11, ledit mélange poussant sur le piston de combustion 4 qui produit ledit travail sur le vilebrequin 5. Une autre façon d'exploiter l'énergie excédentaire dont dispose le turbocompresseur de puissance 20 et plus particulièrement la turbine de puissance 27 consiste à suralimenter plus que nécessaire le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 pour exploiter le travail positif que peuvent produire les gaz d'admission comprimés par le compresseur centrifuge de puissance 21 sur le piston de combustion 4 dudit moteur 2. Ceci s'opère en réduisant volontairement le rendement volumétrique dudit moteur 2 notamment en réglant l'épure de distribution dudit moteur 2 de sorte que ce dernier exécute un cycle dit de « Miller ». En ce cas, ledit moteur 2 refoule la part excédentaire des gaz d'admission dans le répartiteur d'admission 11 par sa ou ses soupape(s) d'admission, mais une partie du travail positif produit par lesdits gaz sur le piston de combustion 4 subsiste qui contribue à produire plus de travail sur le vilebrequin 5 et donc, à réduire la consommation dudit moteur 2.Thus, the exhaust gas recirculation operated by the device 1 according to the invention makes it possible - in addition to reducing the sensitivity to rattling and thermal losses of the gasoline engines - to recover more heat energy from the exhaust of the combustion engine. alternating internal combustion 2, said energy being converted into work available on the crankshaft 5 via the power turbine 27 which drives the centrifugal power compressor 21 which compresses a mixture of atmospheric air and exhaust gas recirculated to the intake of said engine 2 via the inlet distributor 11, said mixture pushing on the combustion piston 4 which produces said work on the crankshaft 5. Another way of exploiting the excess energy available to the turbocharger 20 and more particularly the power turbine 27 is to supercharge more than necessary the internal combustion engine alternatively 2 to exploit the positive work that can produce the compressed gas inlet gases by the centrifugal power compressor 21 on the combustion piston 4 of said engine 2. This is achieved by voluntarily reducing the volumetric efficiency of said engine 2 in particular by adjusting the distribution of said engine 2 so that the latter executes a cycle called "Miller". In this case, said motor 2 discharges the excess part of the intake gases into the intake manifold 11 by its intake valve (s), but a part of the positive work produced by said gases on the combustion piston 4 remains which contributes to produce more work on the crankshaft 5 and thus to reduce the consumption of said engine 2.

On remarque que sur les figures 1 à 6, le catalyseur de post-traitement des polluants 13 est toujours placé avant l'échangeur de régénération 31 et possiblement avant le pré-échangeur de régénération 35. Cette configuration permet notamment de récupérer la chaleur libérée par la combustion exothermique des polluants dans ledit catalyseur 13 pour augmenter, via l'échangeur de régénération 31 auquel s'ajoute possiblement le pré-échangeur de régénération 35, l'énergie disponible pour la turbine de puissance 27. On remarque que pour protéger le catalyseur de post-traitement des polluants 13 de toute température excessive, il peut être prévu que le pré-échangeur de régénération 35 soit positionné - par rapport au sens de circulation des gaz d'échappement expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 - avant ledit catalyseur 13. Cette configuration montrée en figure 3, a pour intérêt de réduire sensiblement la température des gaz d'échappement avant que ceux-ci ne traversent ledit catalyseur 13.It will be noted that in FIGS. 1 to 6, the pollutant after-treatment catalyst 13 is always placed before the regeneration exchanger 31 and possibly before the regeneration pre-exchanger 35. This configuration makes it possible in particular to recover the heat released by the exothermic combustion of the pollutants in said catalyst 13 to increase, via the regeneration exchanger 31 to which may be added the pre-regeneration exchanger 35, the energy available for the power turbine 27. It is noted that to protect the catalyst After the treatment of the pollutants 13 of any excessive temperature, it may be provided that the regeneration pre-exchanger 35 is positioned relative to the flow direction of the exhaust gases expelled by the reciprocating internal combustion engine 2. said catalyst 13. This configuration shown in Figure 3, has the advantage of substantially reducing the temperature of the ga z exhaust before they pass through said catalyst 13.

Une autre stratégie combinable avec la précédente consiste à faire fonctionner le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 en excès de carburant ce qui lui permet de délivrer plus de puissance par quantité d'air atmosphérique admis au niveau du répartiteur d'admission 11, tandis que les polluants inévitablement produits par un tel fonctionnement sont brûlés, à la stoechiométrie, dans le catalyseur de post traitement des polluants 13 via l'apport de la stricte quantité nécessaire d'air atmosphérique en amont dudit catalyseur 13 par le conduit de piquage d'air de suralimentation 55 montré en figures 1 et 2, ledit apport étant contrôlé par le calculateur de gestion EMS 6 au moyen de la vanne de piquage d'air de suralimentation 56.Another strategy that can be combined with the previous one is to operate the reciprocating internal combustion engine 2 in excess of fuel, which enables it to deliver more power per quantity of atmospheric air admitted at the intake distributor 11, while the pollutants inevitably produced by such operation are burned, stoichiometrically, in the post-pollutant treatment catalyst 13 via the supply of the strictly necessary amount of atmospheric air upstream of said catalyst 13 via the air duct conduit supercharging 55 shown in FIGS. 1 and 2, said intake being controlled by the EMS management calculator 6 by means of the supercharging air connection valve 56.

Il doit être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.30It should be understood that the foregoing description has been given only by way of example and which in no way limits the scope of the invention which would not be overcome by replacing the execution details described by any other equivalent. 30

Claims (32)

REVENDICATIONS1. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération (1), prévu pour un moteur thermique à combustion interne alternatif (2) lequel comprend au moins un cylindre de combustion (3), au moins un piston de combustion (4) relié à au moins un vilebrequin (5), au moins un filtre à air d'admission (7) comprenant une entrée reliée à une entrée d'admission du moteur (51) et une sortie reliée à un répartiteur d'admission (11) via un conduit d'admission du moteur thermique (8), via un conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) et via un papillon de vannage admission (9), ledit moteur (2) comprenant aussi au moins une ligne d'échappement (14) laquelle débute par un collecteur d'échappement (12) prolongé d'un conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) qui comporte un catalyseur de post-traitement des polluants (13), ladite ligne (14) comprenant également un silencieux d'échappement (15) et se terminant par une sortie de ligne d'échappement (16) tandis que ledit moteur (2) est piloté par au moins un calculateur de gestion EMS (6), caractérisé en ce qu'il comprend : - Au moins un échangeur de régénération (31) qui comporte au moins un canal de refroidissement de régénération (32) dans lequel peuvent notamment circuler des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2) via le conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) lesdits gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement (32) avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement (16), ledit échangeur (31) comportant également au moins un canal de réchauffage de régénération (33) dans lequel peuvent circuler d'autres gaz qui peuvent se réchauffer au contact des parois internes dudit canal de réchauffage (33) tandis que les gaz qui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de régénération (32) peuvent céder leur chaleur aux autres gaz pouvant circuler dans le canal de réchauffage de régénération (33) ; - au moins un turbocompresseur de puissance (20) qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance (21) pouvant comprimer les autresgaz, ledit compresseur comportant une entrée au moins reliée à l'entrée d'admission du moteur (51) via un conduit d'admission du compresseur de puissance (19) tandis qu'il comporte une sortie qui peut être reliée soit au répartiteur d'admission (11) via le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52), soit au canal de réchauffage de régénération (33), soit aux deux, via au moins un conduit de sortie de compresseur de puissance (24) ; - au moins une turbine de puissance (27) que comporte le turbocompresseur de puissance (20) et qui peut détendre les autres gaz pour entraîner en rotation le compresseur centrifuge de puissance (21), ladite turbine (27) comportant une entrée reliée au conduit de sortie de compresseur de puissance (24) via le canal de réchauffage de régénération (33) puis via un conduit d'admission de la turbine de puissance (26) interposé entre ledit canal (33) et ladite entrée, tandis que ladite turbine (27) comporte une sortie reliée directement ou indirectement à la sortie de ligne d'échappement (16) via un conduit de sortie de la turbine de puissance (30).REVENDICATIONS1. Turbocharging supercharger with air withdrawal and regeneration (1), intended for an internal combustion engine (2) which comprises at least one combustion cylinder (3), at least one combustion piston (4) connected at least one crankshaft (5), at least one intake air filter (7) comprising an inlet connected to an intake inlet of the engine (51) and an outlet connected to an intake manifold (11) via an intake duct of the heat engine (8) via an intake manifold inlet duct (52) and via an intake throttle valve (9), said engine (2) also comprising at least one line of exhaust (14) which begins with an exhaust manifold (12) extended by an exhaust manifold outlet conduit (54) which includes a pollutant aftertreatment catalyst (13), said line (14) comprising also an exhaust silencer (15) and ending with a line exit of exhaust (16) while said engine (2) is driven by at least one management computer EMS (6), characterized in that it comprises: - At least one regeneration exchanger (31) which comprises at least one channel of regeneration cooling (32) in which exhaust gases can be circulated such that the reciprocating internal combustion engine (2) expels via the exhaust manifold outlet duct (54), said gases being able to cool in contact with the internal walls of said cooling channel (32) before reaching the exhaust line outlet (16), said exchanger (31) also comprising at least one regeneration heating channel (33) in which other gases can circulate which can be heated in contact with the internal walls of said reheat channel (33) while the gases which can flow in the regeneration cooling channel (32) can give up their heat to other gases which can circulate. ule in the regeneration reheat channel (33); at least one power turbocharger (20) which comprises at least one centrifugal power compressor (21) capable of compressing the other gases, said compressor comprising at least one input connected to the inlet of the motor (51) via a duct of the power compressor (19) while having an outlet which can be connected to either the inlet manifold (11) via the inlet manifold inlet duct (52) or to the reheat channel regenerator (33), or both, via at least one power compressor output conduit (24); at least one power turbine (27) which comprises the power turbocharger (20) and which can relax the other gases to rotate the centrifugal power compressor (21), said turbine (27) having an input connected to the conduit power compressor output (24) via the regeneration heating channel (33) and then via a power turbine intake duct (26) interposed between said channel (33) and said inlet, while said turbine ( 27) has an output connected directly or indirectly to the exhaust line outlet (16) via an output duct of the power turbine (30). 2. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2) via le conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) sont mélangés avant d'être introduits dans le canal de refroidissement de régénération (32) au niveau d'une jonction de mélange des gaz (53) avec les autres gaz qu'expulse la turbine de puissance (27) via le conduit de sortie de la turbine de puissance (30), les gaz d'échappement et lesdits autres gaz circulant ensemble dans ledit canal de refroidissement (32) avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement (16).Turbocharging and turbocharging supercharger according to Claim 1, characterized in that the exhaust gas expelled by the reciprocating internal combustion engine (2) via the collector outlet duct exhaust (54) are mixed before being introduced into the regeneration cooling channel (32) at a gas mixing junction (53) with the other gases exhaled by the power turbine (27) via the output duct of the power turbine (30), the exhaust gases and said other gases flowing together in said cooling channel (32) before reaching the exhaust line outlet (16). 3. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz notamment d'échappement qui circulent dans le canal de refroidissement de régénération (32) se déplacent en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de régénération (33) tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes duditcanal de refroidissement (32) forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage (33), ou inversement.3. A turbocharging supercharger device with air withdrawal and regeneration according to claim 1, characterized in that the particular exhaust gases flowing in the regeneration cooling channel (32) move in a direction approximately opposite to the following one. which other gases circulating in the regeneration heating duct (33) move while a material of a certain thickness, one of whose faces forms all or part of the internal walls of said cooling duct (32) also forms, on its opposite face, all or part of the internal walls of said heating channel (33), or vice versa. 4. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) comporte un refroidisseur d'air de suralimentation (10).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 1, characterized in that the intake manifold inlet duct (52) comprises a charge air cooler (10). 5. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) comporte un clapet anti-retour de sortie de compresseur de puissance (25) permettant aux gaz circulant dans ledit conduit (24) de sortir du compresseur centrifuge de puissance (21) mais pas d'y retourner.Air boost and regeneration turbocharger boosting device according to Claim 1, characterized in that the power compressor output duct (24) comprises a power compressor output check valve (25) enabling the gases flowing in said duct (24) out of the centrifugal power compressor (21) but not return. 6. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) comporte une vanne de sortie de compresseur de puissance (57) qui peut mettre en relation la sortie du compresseur centrifuge de puissance (21) avec le conduit d'admission de la turbine de puissance (26).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 1, characterized in that the power compressor output duct (24) comprises a power compressor output valve (57) which can relates the output of the centrifugal power compressor (21) to the intake duct of the power turbine (26). 7. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) comporte une vanne de soutirage du compresseur de puissance (66) qui peut mettre en relation ledit conduit de sortie (24) avec le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52).Air-recirculating turbocharger booster and regeneration device according to claim 1, characterized in that the power compressor output duct (24) has a draw-off valve of the power compressor (66) which can relating said output conduit (24) to the inlet manifold inlet conduit (52). 8. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) et le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) sont reliés entre eux par un conduit de contournement du compresseur de puissance (22) qui peut être obturé par une vanne de contournement du compresseur de puissance (23).Air-cooled turbocharging and regeneration boosting device according to Claim 1, characterized in that the intake duct of the power compressor (19) and the power compressor output duct (24) are connected between them by a bypass duct of the power compressor (22) which can be closed by a bypass valve of the power compressor (23). 9. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le conduit decontournement du compresseur de puissance (22) comporte un compresseur centrifuge d'amorçage (39).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 7, characterized in that the deflecting duct of the power compressor (22) comprises a centrifugal priming compressor (39). 10. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission de la turbine de puissance (26) et le conduit de sortie de la turbine de puissance (30) sont reliés entre eux par un conduit de décharge de la turbine de puissance (28) qui peut être obturé par une vanne de décharge de la turbine de puissance (29).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to claim 1, characterized in that the intake duct of the power turbine (26) and the outlet duct of the power turbine (30) are interconnected by a discharge duct of the power turbine (28) which can be closed by a discharge valve of the power turbine (29). 11. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le conduit de décharge de la turbine de puissance (28) comprend au moins une turbine motrice d'écrêtage de puissance (48).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 9, characterized in that the discharge duct of the power turbine (28) comprises at least one power clutch driving turbine (48). 12. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) et le conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) sont reliés entre eux par un conduit de piquage d'air de suralimentation (55) qui peut être obturé par une vanne de piquage d'air de suralimentation (56).Turbocharging and turbocharging supercharger according to Claim 1, characterized in that the power compressor output duct (24) and the exhaust manifold outlet duct (54) are connected between them by a charge air tapping duct (55) which can be closed by a charge air tapping valve (56). 13. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie du conduit d'admission de la turbine de puissance (26) constitue pour partie un pré-échangeur de régénération (35) en formant au moins un canal de réchauffage de pré-échangeur (37) dans lequel peuvent circuler les autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21) puis se soient réchauffés au contact des parois internes du canal de réchauffage de régénération (33), ledit pré-échangeur (35) comportant également au moins un canal de refroidissement de pré-échangeur (36) que forme une partie du conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) et dans lequel peuvent circuler les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2), ces derniers gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement (36) en cédant leur chaleur aux autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21).Turbocharging and air-regenerating turbocharger according to Claim 2, characterized in that part of the intake duct of the power turbine (26) partly constitutes a regeneration pre-exchanger (35). ) by forming at least one pre-exchanger heating channel (37) in which the other gases can circulate after the latter have been expelled by the centrifugal power compressor (21) and then have warmed up in contact with the inner walls of the channel regeneration heater (33), said pre-exchanger (35) also having at least one pre-heat exchanger cooling channel (36) forming a portion of the exhaust manifold outlet conduit (54) and wherein circulating the exhaust gas exhaled by the reciprocating internal combustion engine (2), the latter gases being able to cool in contact with the internal walls of said cooling channel (36) by giving up their heat to the other gases expelled by the centrifugal power compressor (21). 14. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le pré-échangeur de régénération (35) et l'échangeur de régénération (31) sont accolés pour former communément un échangeur bi-étagé (61) comportant au moins cinq orifices d'échangeur (69).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 13, characterized in that the regeneration pre-exchanger (35) and the regeneration exchanger (31) are contiguous to form commonly a two-stage exchanger. step (61) having at least five exchanger ports (69). 15. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du conduit de sortie de compresseur de puissance (24) constitue pour partie un post-échangeur de régénération (70) en formant au moins un canal de réchauffage de post-échangeur (72) dans lequel peuvent circuler les autres gaz après qu'ils aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21) et avant que ces derniers ne circulent dans le canal de réchauffage de régénération (33), ledit post-échangeur (70) comportant également au moins un canal de refroidissement de post-échangeur (71) que forme une partie du conduit de sortie de la turbine de puissance (30) et dans lequel peuvent circuler lesdits autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par la turbine de puissance (27), ces derniers autres gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dudit canal de refroidissement (71) en cédant leur chaleur auxdits autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21).Air-cooled turbocharging and regeneration boosting device according to Claim 1, characterized in that part of the power compressor output duct (24) is partly a regeneration post-heat exchanger (70). forming at least one post-heat exchanger channel (72) in which the other gases can be circulated after they have been expelled by the centrifugal power compressor (21) and before these circulate in the heating channel of the regeneration (33), said post-exchanger (70) also comprising at least one post-exchanger cooling channel (71) that forms part of the output duct of the power turbine (30) and in which said other circulators can circulate gas after the latter have been expelled by the power turbine (27), the latter other gases being able to cool in contact with the inner walls of said cooling channel (71) ceded nt their heat to said other gases expelled by the centrifugal power compressor (21). 16. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le post-échangeur de régénération (70) et l'échangeur de régénération (31) sont accolés pour former communément un échangeur bi-étagé (61) comportant au moins six orifices d'échangeur (69).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 15, characterized in that the regeneration after-exchanger (70) and the regeneration exchanger (31) are contiguous to form commonly a bi-type exchanger. stepped (61) having at least six exchanger ports (69). 17. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) et/ou le conduit d'admission de la turbine de puissance (26) peut comporter un réservoir de pression de suralimentation (38).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 1, characterized in that the power compressor output duct (24) and / or the power turbine inlet duct (26). may include a boost pressure reservoir (38). 18. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduitd'admission du moteur thermique (8) comprend au moins un compresseur de décollage (42).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 1, characterized in that the admission duct of the heat engine (8) comprises at least one takeoff compressor (42). 19. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) est relié à l'entrée d'admission du moteur (51) par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (62) qui contourne le compresseur de décollage (42).Turbocharging and air-regenerating turbocharger according to Claim 18, characterized in that the intake duct of the power compressor (19) is connected to the inlet of the engine (51) via a direct supply duct of the power compressor (62) which bypasses the takeoff compressor (42). 20. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (62) comporte un clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance (63) permettant aux gaz circulant dans ledit conduit (62) d'aller depuis l'entrée d'admission du moteur (51) vers le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) mais non l'inverse.Turbocharging and air-regenerating turbocharger according to Claim 19, characterized in that the direct supply duct of the power compressor (62) comprises a direct power supply non-return valve (63). ) allowing the gases flowing in said duct (62) to go from the intake inlet of the motor (51) to the intake duct of the power compressor (19) but not vice versa. 21. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le compresseur de décollage (42) comprend une sortie qui est reliée au conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) par un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage (64) indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (62).Air-recirculating turbocharger booster and regeneration device according to claim 18, characterized in that the take-off compressor (42) comprises an outlet which is connected to the inlet manifold inlet duct (52) by a direct blow duct of the takeoff compressor (64) independent of the direct supply duct of the power compressor (62). 22. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 21, caractérisé en ce que le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage (64) comporte un clapet anti-retour de soufflage direct de décollage (65) permettant aux gaz circulant dans ledit conduit (64) d'aller depuis le compresseur de décollage (42) vers le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) mais non l'inverse.Air-cooled turbocharger boosting and regeneration device according to claim 21, characterized in that the direct blow duct of the take-off compressor (64) comprises a direct takeoff blow-off check valve (65) allowing to the gases flowing in said duct (64) from the takeoff compressor (42) to the inlet manifold inlet duct (52) but not vice versa. 23. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 21, caractérisé en ce que le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage (64) est relié au conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (62) par un conduit de liaison inter-compresseurs (67) qui peut être obturé par une vanne de conduit de liaison inter-compresseurs (68).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 21, characterized in that the direct blow duct of the take-off compressor (64) is connected to the direct supply duct of the power compressor (62). by an inter-compressor link conduit (67) which can be closed by an inter-compressor link conduit valve (68). 24. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le compresseur de décollage (42) peut être entraîné en rotation par au moins une turbine de décollage (45) positionnée sur le conduit de sortie de collecteur d'échappement (54).Air-regenerating turbocharging booster device according to claim 18, characterized in that the take-off compressor (42) can be rotated by at least one take-off turbine (45) positioned on the air intake duct. exhaust manifold outlet (54). 25. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le compresseur de décollage (42) comprend une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de contournement de compresseur de décollage (43) qui peut être obturé par une vanne de contournement de compresseur de décollage (44).Air boost and regeneration turbocharger boosting device according to claim 18, characterized in that the takeoff compressor (42) comprises an inlet and an outlet connected to each other by a take-off compressor bypass duct ( 43) which can be closed by a take-off compressor bypass valve (44). 26. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 24, caractérisé en ce que la turbine de décollage (45) comprend une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de décharge de turbine de décollage (46) qui peut être obturé par une vanne de décharge de turbine de décollage (47).Air-cooled turbocharging booster and regeneration device according to Claim 24, characterized in that the take-off turbine (45) comprises an inlet and an outlet connected together by a take-off turbine discharge duct ( 46) which can be closed by a take-off turbine discharge valve (47). 27. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) et le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) sont reliés entre eux par un conduit d'admission directe (17) qui peut être obturé par une vanne d'admission directe (18).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to Claim 1, characterized in that the intake duct of the power compressor (19) and the intake manifold inlet duct (52) are interconnected by a direct intake duct (17) which can be closed by a direct inlet valve (18). 28. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission du moteur thermique (8) et/ou le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) est(sont) relié(s) avec la ligne d'échappement (14) par un conduit de recirculation des gaz d'échappement (58) qui peut être obturé par une vanne de recirculation des gaz d'échappement (59).28. A turbocharger turbocharger and regeneration according to claim 1, characterized in that the inlet duct of the heat engine (8) and / or the inlet duct of the power compressor (19) is (are) connected to the exhaust line (14) by an exhaust gas recirculation duct (58) which can be closed by an exhaust gas recirculation valve (59). 29. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 28, caractérisé en ce que le conduit de recirculation des gaz d'échappement (58) comporte un refroidisseur des gaz d'échappement recirculés (60). 3003 901 55Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 28, characterized in that the exhaust gas recirculation duct (58) comprises a recirculated exhaust gas cooler (60). 3003 901 55 30. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie de la surface extérieure et/ou intérieure du conduit de sortie de compresseur 5 de puissance (24) et/ou du conduit d'admission de la turbine de puissance (26) est revêtu d'un écran thermique (50).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 1, characterized in that all or part of the outer and / or inner surface of the power compressor output duct (24) and / or the Intake duct of the power turbine (26) is coated with a heat shield (50). 31. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie 10 de la surface extérieure et/ou intérieure de l'échangeur de régénération (31) et/ou du pré-échangeur de régénération (35) est revêtu d'un écran thermique (50).Air-cooled turbocharger booster and regeneration device according to claim 1, characterized in that all or part of the outer and / or inner surface of the regeneration exchanger (31) and / or regeneration exchanger (35) is coated with a heat shield (50). 32. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et 15 régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie de la surface extérieure et/ou intérieure du collecteur d'échappement (12) et/ou du conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) et/ou de la ligne d'échappement (14) est revêtu d'un écran thermique (50). 2032. A turbocharging and air-regenerating turbocharger according to claim 1, characterized in that all or part of the outer and / or inner surface of the exhaust manifold (12) and / or the outlet duct. exhaust manifold (54) and / or the exhaust line (14) is coated with a heat shield (50). 20
FR1354710A 2013-03-29 2013-05-24 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION Withdrawn FR3003901A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1354710A FR3003901A1 (en) 2013-03-29 2013-05-24 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION
PCT/FR2014/050734 WO2014155013A1 (en) 2013-03-29 2014-03-27 Supercharging device using turbocompressor with air bleed and regeneration

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1352873A FR3003900A1 (en) 2013-03-29 2013-03-29 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION
FR1354710A FR3003901A1 (en) 2013-03-29 2013-05-24 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3003901A1 true FR3003901A1 (en) 2014-10-03

Family

ID=49231589

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1352873A Pending FR3003900A1 (en) 2013-03-29 2013-03-29 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION
FR1354710A Withdrawn FR3003901A1 (en) 2013-03-29 2013-05-24 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1352873A Pending FR3003900A1 (en) 2013-03-29 2013-03-29 TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION

Country Status (2)

Country Link
FR (2) FR3003900A1 (en)
WO (1) WO2014155013A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3115821B1 (en) * 2020-11-05 2022-11-25 Psa Automobiles Sa PROPULSION AND HEAT RECOVERY SYSTEM FITTING A MOTOR VEHICLE
CN116220975A (en) * 2023-02-03 2023-06-06 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 Engine and vehicle with same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038232A2 (en) * 1980-03-21 1981-10-21 Societe D'etudes De Machines Thermiques S.E.M.T. Method and system of power generation by an internal-combustion engine
DE19960762A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.
FR2864994A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-15 Remi Curtil Supercharged internal combustion engine e.g. diesel engine, for motor vehicle e.g. truck, has turbine admitting completely air-gas mixture, when air flow is desired, where outer wall of turbine is maintained at low temperature by air film
WO2009050534A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Renault Trucks An engine unit with dedicated compressor, heating device and turbine on the intake air circuit and automotive vehicle incorporating such engine unit
US20100077746A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Government of the U.S.A., as represented by the Administrator of the U.S. E.P.A. Efficiency turbocharged engine system with bottoming cycle, and method of operation
DE102010011026A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Internal combustion engine for use in vehicle i.e. car, has heat exchanger arranged at exhaust gas line in direction of flow of exhaust gas, where compressed fresh air is led through heat exchanger before introduction into turbine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2763097B1 (en) 1997-05-09 1999-09-03 Vianney Paul Rabhi DEVICE FOR CONTROLLING THE POSITION OF THE CONTROL RACK OF A VARIABLE CYLINDER MOTOR
FR2786530B1 (en) 1998-11-26 2001-01-19 Vianney Rabhi MECHANICAL TRANSMISSION DEVICE FOR A VARIABLE CYLINDER MOTOR
FR2827634B1 (en) 2001-07-18 2003-10-03 Vianney Rabhi IMPROVEMENTS ON MECHANICAL TRANSMISSION DEVICES FOR A VARIABLE CYLINDER ENGINE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038232A2 (en) * 1980-03-21 1981-10-21 Societe D'etudes De Machines Thermiques S.E.M.T. Method and system of power generation by an internal-combustion engine
DE19960762A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.
FR2864994A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-15 Remi Curtil Supercharged internal combustion engine e.g. diesel engine, for motor vehicle e.g. truck, has turbine admitting completely air-gas mixture, when air flow is desired, where outer wall of turbine is maintained at low temperature by air film
WO2009050534A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Renault Trucks An engine unit with dedicated compressor, heating device and turbine on the intake air circuit and automotive vehicle incorporating such engine unit
US20100077746A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Government of the U.S.A., as represented by the Administrator of the U.S. E.P.A. Efficiency turbocharged engine system with bottoming cycle, and method of operation
DE102010011026A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Internal combustion engine for use in vehicle i.e. car, has heat exchanger arranged at exhaust gas line in direction of flow of exhaust gas, where compressed fresh air is led through heat exchanger before introduction into turbine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3003900A1 (en) 2014-10-03
WO2014155013A1 (en) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3789149B2 (en) Turbo compound combustion engine
EP2867515B1 (en) Assembly comprising a heat engine and an electric compressor
JP2006097591A (en) Internal combustion engine with supercharger
FR2886978A1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR CONTROLLING A TURBINE GENERATOR IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
FR2889245A1 (en) ANTI-POLLUTION SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
EP2241742A1 (en) Double-stage supercharging system with device for purifying the exhaust gas for an internal combustion engine and method for controlling such a system
EP3303797A1 (en) Turbocharged engine assembly having two exhaust ducts provided with a control valve
FR2992348A3 (en) Method for reducing emission levels of pollutants of car, involves limiting thermal losses of thermal engine and inputting torque to element of traction chain formed by engine and torque input component distinct from turbo compressor
FR2884866A1 (en) Diesel type internal combustion engine`s supercharging device, has gas distribution system that varies based on engine speed to control one set of inlet and exhaust valves in dissociated manner of actuation of another set of valves
EP1908937A1 (en) Supercharged internal combustion engine and supercharging method
JP2012136957A (en) Internal combustion engine and egr method therefor
FR3003901A1 (en) TURBO-PRESSURE AIR-SUPPRESSING DEVICE WITH AIR-STRIPPING AND REGENERATION
JP6448361B2 (en) Internal combustion engine
EP2986833A1 (en) Method for improving the energy efficiency of a drive system
FR3037357A1 (en) METHOD FOR HEATING AN EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE ASSEMBLY BY AIR INJECTION
FR2993928A1 (en) INTERNAL AND / OR EXTERNAL COMBUSTION LOW PRESSURE TURBOMOTOR
FR2907848A1 (en) Internal combustion engine e.g. Diesel engine, for motor vehicle, has turbine driven by flow of gas, and communicating unit communicating with air intake pipe in downstream of compressor with gas discharge pipe in upstream of turbine
WO2008009790A1 (en) Combustion engine with hybrid recirculation circuit
JP5397291B2 (en) Start control device for turbocharged engine
WO2016151270A1 (en) Engine system with energy recovery system
EP2128414B1 (en) Engine control method
EP3256706A1 (en) Turbocharged engine assembly having two exhaust ducts comprising a quick regulation valve
FR2689180A1 (en) IC engine supercharging system with centrifugal and mechanical compressors - has mechanical compressor driven from engine or auxiliary electric motor with clutch to engage or disengage it
FR3032485A1 (en) TURBOCOMPRESSED ENGINE ASSEMBLY WITH TWO EXHAUST DUCTS WITH RECIRCULATION LINE
FR3103516A1 (en) AIR COOLING SYSTEM OF AN EXHAUST MANIFOLD

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

ST Notification of lapse

Effective date: 20170131