FR3033835A1

FR3033835A1 - Dispositif de generation d'electricite pour moteur a combustion interne ou a air comprime, moteur equipe dudit dispositif et vehicule equipe dudit moteur

Info

Publication number: FR3033835A1
Application number: FR1552259A
Authority: FR
Inventors: Henri Lescher
Original assignee: Delahaye Jerome
Current assignee: Delahaye Jerome
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: FR3033835B1

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de génération d'électricité (9) pour moteur à combustion interne ou à air comprimé (1), par exemple pour véhicules automobiles, bateaux, avions, groupes électrogènes, groupes de ventilation, groupes de conditionnement d'air ou groupes de soudures, ledit dispositif (9) étant monté sur la ligne d'échappement du moteur (1), ledit dispositif (9) comprenant une turbine d'échappement (10) configurée pour être entraînée en rotation par la circulation de gaz d'échappement dans la ligne d'échappement, ladite turbine d'échappement (10) étant solidaire d'un arbre (11) qu'elle entraîne en rotation, ledit dispositif (9) comprenant en outre au moins un arbre entraîné (12), l'entraînement en rotation de l'arbre (11) de la turbine d'échappement (10) étant transmis à chaque arbre entraîné (12) au moyen d'un ou plusieurs engrenages (13), l'au moins un arbre entraîné (12) portant un ou plusieurs ensembles aimants permanents (14) qu'il entraîne en rotation, chaque ensemble aimant permanent (14) étant entouré d'un bobinage (15) pour former avec celui-ci un alternateur configuré pour générer un courant électrique.

Description

1 DISPOSITIF DE GENERATION D'ELECTRICITE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE OU A AIR COMPRIME, MOTEUR EQUIPE DUDIT DISPOSITIF ET VEHICULE EQUIPE DUDIT MOTEUR La présente invention concerne le domaine automobile, et porte en particulier sur un dispositif de génération d'électricité pour moteur à combustion interne ou à air comprimé. Du fait de la multiplication des dispositifs 10 électriques et électroniques dans les véhicules et du développement des véhicules hybrides, il existe un besoin de plus en plus important d'électricité dans les véhicules. En outre, ces dispositifs ne fonctionnent pas tous sous les mêmes tensions et courants, de telle sorte qu'il existe un 15 besoin pour plusieurs alimentations électriques aux caractéristiques différentes au sein d'un même véhicule. Les contraintes de consommation comme d'encombrement à l'intérieur d'un véhicule imposent également des sources d'énergie compactes et puissantes, 20 qui interdisent donc la multiplication des batteries dans le véhicule. Il existe donc un besoin de pouvoir générer au moins une autre alimentation que celle prise sur l'arbre moteur dans les véhicules. 25 On connaît des dispositifs qui utilisent la rotation de l'arbre de turbine d'un turbocompresseur pour générer du courant. Cependant, ces dispositifs génèrent un courant peu stable du fait de la très grande vitesse de rotation de 30 l'arbre de turbine de turbocompresseur. En outre, ils ne permettent de créer qu'une seule alimentation. La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en 3033835 2 proposant un dispositif de génération d'électricité permettant de générer un courant plus stable. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de génération d'électricité de l'invention permet de générer plusieurs 5 alimentations aux caractéristiques différentes. La présente invention a donc pour objet un dispositif de génération d'électricité pour moteur combustion interne ou à air comprimé, ledit dispositif étant monté sur la ligne d'échappement du moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend une turbine d'échappement configurée pour être entraînée en rotation par la circulation de gaz d'échappement dans la ligne d'échappement, ladite turbine d'échappement étant solidaire d'un arbre qu'elle entraîne en rotation, ledit dispositif comprenant en outre au moins un arbre entraîné, l'entraînement en rotation de l'arbre de la turbine d'échappement étant transmis à chaque arbre entraîné au moyen d'un ou plusieurs engrenages, l'au moins un arbre entraîné portant en outre un ou plusieurs ensembles aimants permanents qu'il entraîne en rotation, chaque ensemble aimant permanent étant entouré d'un bobinage pour former avec celui-ci un alternateur configure pour générer un courant électrique. Dans la présente demande, l'expression « ligne 25 d'échappement » désigne tout ce qui est en aval du bloc-moteur. Elle peut comprendre notamment un filtre particules et un silencieux. Dans la présente demande, l'expression « ensemble aimant » désigne un aimant permanent ou un ensemble 30 d'aimants permanents, les aimants dans l'ensemble aimant pouvant avoir les mêmes caractéristiques ou des caractéristiques différentes. 3033835 3 Ainsi, il est possible de prélever un courant électrique depuis chaque bobinage du dispositif de l'invention, ledit courant électrique pouvant ensuite être utilisé pour alimenter les dispositifs électriques du 5 véhicule, tels que les lève-vitres, les essuie-glaces, l'allume-cigare, les feux, les batteries dans les véhicules hybrides, etc. Le dispositif de l'invention peut ainsi être adapté ou intégré dans la ligne d'échappement de tout 10 véhicule à moteur à combustion interne ou à air comprimé tel que bateau, avion, motocyclette ou automobile. Le dispositif de l'invention pourrait également être adapté ou intégré dans un groupe électrogène fixe ou mobile, un groupe de ventilation, un groupe de 15 conditionnement d'air ou un groupe de soudure, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de génération d'électricité comprend un arbre entraîné relié à l'arbre de la turbine 20 d'échappement par un engrenage démultiplicateur, le rapport d'engrenage étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20. Ainsi, du fait de la démultiplication, le courant généré sur l'arbre entraîné est plus stable.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif de génération d'électricité comprend des premier et second arbres entraînés, le premier arbre entraîné étant relié à l'arbre de la turbine d'échappement par un premier engrenage démultiplicateur, le second arbre entraîné étant relié au premier arbre entraîné par un second engrenage, le rapport d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le rapport d'engrenage 3033835 4 du second engrenage étant compris entre 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20. On peut ainsi générer, avec une seule turbine dans la ligne d'échappement, des courants ayant des 5 caractéristiques différentes du fait des différentes vitesses de rotation des arbres entraînés. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le dispositif de génération d'électricité comprend des premier et second arbres entraînés, le premier 10 arbre entraîné étant relié à l'arbre de la turbine d'échappement par un premier engrenage démultiplicateur, le second arbre entraîné étant relié au premier engrenage démultiplicateur par un second engrenage s'engrenant directement avec le premier engrenage démultiplicateur, le 15 rapport d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le rapport d'engrenage du second engrenage étant compris entre 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.

20 On peut encore une fois générer, avec une seule turbine dans la ligne d'échappement, des courants ayant des caractéristiques différentes du fait des différentes vitesses de rotation des arbres entraînés. Selon un quatrième mode de réalisation de 25 l'invention, le dispositif de génération d'électricité comprend des premier et second arbres entraînés, les premier et second arbres entraînés étant reliés à l'arbre de la turbine d'échappement respectivement par des premier et second engrenages démultiplicateurs, le rapport 30 d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le rapport d'engrenage du second engrenage 3033835 5 démultiplicateur étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20. On peut encore une fois générer, avec une seule turbine dans la ligne d'échappement, des courants ayant des 5 caractéristiques différentes du fait des différentes vitesses de rotation des arbres entraînés. Dans tous les modes de réalisation, la démultiplication permet de réduire la vitesse de rotation du ou des arbres entraînés par rapport à l'arbre de la 10 turbine d'échappement. En effet, typiquement, l'arbre de la turbine d'échappement pourra avoir une vitesse de rotation de 100 000 à 200 000 tours par minute. La démultiplication permet d'obtenir sur le ou 15 les arbres entraînés une vitesse de rotation de l'ordre de 10 000 à 20 000 tours par minute, ce qui facilite l'équilibrage de l'arbre entraîné. Le coût de l'équilibrage est également fortement réduit par rapport à une vitesse de rotation de l'arbre entraîné de l'ordre de celle de l'arbre 20 de la turbine d'échappement. Tous les bobinages du dispositif de génération d'électricité de l'invention peuvent être identiques, mais ils peuvent également différer entre eux en termes de nombres d'enroulements du bobinage, diamètre de fil de 25 bobinage et matériaux constituant le fil de bobinage. Le bobinage peut également être constitué de plusieurs fils de matériaux différents, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Les caractéristiques techniques du ou des 30 bobinages (nombre d'enroulements, diamètre du fil enroulé, matière du fil enroulé) et du ou des ensembles aimants permanents (nombre d'aimants par ensemble, puissance de chaque aimant) seront choisies par l'homme du métier en 3033835 6 fonction des caractéristiques de l'alimentation qu'il souhaite obtenir (courant et tension). Selon une caractéristique particulière de l'invention, la turbine d'échappement peut être configurée 5 pour être montée entre le moteur et le silencieux, ou dans le silencieux. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la turbine d'échappement peut être la turbine d'échappement d'un turbocompresseur.

10 Le dispositif de l'invention peut ainsi être adapté dans tout véhicule équipé d'un turbocompresseur. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la turbine d'échappement est une turbine à palettes.

15 La turbine à palettes offre une meilleure réaction que les turbines classiques. L'invention n'est cependant pas limitée à cet égard, et n'importe quel type de turbine, par exemple une turbine à aubes, peut être utilisé dans le cadre de la présente invention.

20 L'utilisation d'une turbine à palettes permet un usinage moins précis, donc d'un coût plus faible, l'acceptation de légères fuites et une bonne dilatation sans blocage. L'invention a également pour objet un 25 turbocompresseur comprenant un dispositif de génération d'électricité tel que défini ci-dessus, caractérisé par le fait que le turbocompresseur est monté dans un carter dans lequel est formée au moins une lame d'air, de préférence trois lames d'air, pour refroidir l'arbre du 30 turbocompresseur, l'au moins une lame d'air étant disposée entre la partie d'engrenage reliée à l'arbre du turbocompresseur et la turbine d'échappement du turbocompresseur.

3033835 7 La ou les lames d'air créent un passage d'air qui permet de refroidir la température au voisinage des engrenages présents sur l'arbre de la turbine d'échappement, ce qui permet d'éviter la cokéfaction de 5 l'huile sur lesdits engrenages. Ainsi, une protection thermique est créée entre le carter d'échappement et le carter d'admission du turbocompresseur, ce qui permet d'éviter au maximum le réchauffement de l'air d'admission, le refroidissement par 10 lame(s) d'air étant une solution simple à mettre en oeuvre. Il est à noter que le refroidissement par lame(s) d'air pourrait être en combinaison avec un refroidissement des pignons du turbocompresseur par jet d'air et/ou par jet d'huile, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

15 L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne ou à air comprimé comprenant un ou plusieurs dispositifs de génération d'électricité tels que définis ci-dessus, ledit moteur comprenant facultativement un dispositif de génération de brouillard d'eau à la sortie 20 du groupe moteur. La température des gaz d'échappement est ainsi augmentée par dissociation des molécules d'eau en H2 et 02 dans les gaz d'échappement. H2 brûle et provoque un effet chalumeau et augmente donc la température des gaz 25 d'échappement et leur vitesse, ce qui augmente la vitesse de rotation de la turbine d'échappement. La présence d'02 dans les gaz d'échappement permet également l'augmentation de la température dans le filtre à particules, ce qui permet de nettoyer le filtre à particules.

30 L'invention a également pour objet un véhicule motorisé comprenant un moteur à combustion interne ou à air comprimé tel que défini ci-dessus, caractérisé par le fait que chaque sortie de courant électrique du ou des 3033835 8 dispositifs de génération d'électricité alimente un ou plusieurs dispositifs électriques du véhicule motorisé. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, a titre illustratif 5 et non limitatif, des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : la Figure 1A est un schéma de principe d'un moteur à 10 combustion interne comprenant un turbocompresseur équipé d'un dispositif de génération d'électricité selon la présente invention ; la Figure 1B est un schéma de principe d'un moteur à 15 combustion interne, sans turbocompresseur, comprenant un dispositif de génération d'électricité selon la présente invention ; la Figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de 20 génération d'électricité selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif de génération d'électricité selon un second mode de 25 réalisation de la présente invention ; la Figure 4 est un schéma de principe d'un dispositif de génération d'électricité selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; 30 la Figure 5 est un schéma de principe d'un dispositif de génération d'électricité selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; et 3033835 9 - la Figure 6 est un schéma de principe d'un turbocompresseur qui est monté dans un carter dans lequel est formée trois lames d'air.

5 Si l'on se réfère à la Figure 1A, on peut voir qu'il y est représenté un moteur à combustion interne 1 comprenant un turbocompresseur 2 équipé d'un dispositif de génération d'électricité selon la présente invention.

10 Il est à noter que le moteur 1 pourrait également être un moteur à air comprimé, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le turbocompresseur 2 monté en parallèle du moteur à combustion interne 1 permet d'augmenter la 15 pression de l'air admis, permettant un meilleur remplissage des cylindres en mélange « air/carburant », permettant ainsi d'augmenter la puissance volumique du moteur afin d'augmenter la puissance. Le turbocompresseur 2 comprend un compresseur qui 20 est entraîné par une turbine d'échappement animée par la vitesse des gaz d'échappement, qui cèdent une partie de leur énergie cinétique pour faire tourner la turbine d'échappement, sans consommer de puissance sur l'arbre moteur.

25 Lorsque le moteur à combustion interne 1 est en fonctionnement, de l'air d'admission 3 entre dans le moteur à combustion interne 1 par l'intermédiaire du compresseur du turbocompresseur 2, et des gaz d'échappement 4 sortent du moteur à combustion interne 1 par l'intermédiaire de la 30 turbine d'échappement du turbocompresseur 2. Le turbocompresseur 2 est équipé d'un dispositif de génération d'électricité (non représenté à la Figure 1A) selon la présente invention, ledit dispositif de génération 3033835 10 d'électricité comprenant la turbine d'échappement du turbocompresseur 2. Les gaz d'échappement 4 du moteur à combustion interne 1 sont ensuite dirigés vers un filtre à particules 5 5 qui délivre des gaz d'échappement filtrés 6 à un silencieux 7. La sortie 8 du silencieux 7 expulse ensuite les gaz d'échappement filtrés 6 vers l'extérieur. Il est à noter que la ligne d'échappement du 10 moteur pourrait ne pas comprendre de filtre à particules 5, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Si l'on se réfère à la Figure 1B, on peut voir qu'il y est représenté un moteur à combustion interne 1, sans turbocompresseur, comprenant un dispositif de 15 génération d'électricité 9 selon la présente invention, la Figure 1B représentant les différentes positions possibles du dispositif de génération d'électricité 9 selon la présente invention sur la ligne d'échappement lorsqu'il n'est pas monté dans le turbocompresseur comme sur la 20 Figure 1A. Lorsque le moteur à combustion interne 1 est en fonctionnement, de l'air d'admission 3 entre dans le moteur à combustion interne 1, et des gaz d'échappement 4 sortent du moteur à combustion interne 1.

25 Un dispositif de génération d'électricité 9 selon la présente invention est disposé sur la ligne d'échappement du moteur à combustion interne 1, la ligne d'échappement comprenant un filtre à particules 5 et un silencieux 7, les gaz d'échappement 4 du moteur à 30 combustion interne 1 étant dirigés vers le filtre particules 5 qui délivre des gaz d'échappement filtrés 6 au silencieux 7 dont la sortie 8 expulse ensuite les gaz d'échappement filtrés 6 vers l'extérieur.

3033835 H Le dispositif de génération d'électricité 9 comprend une turbine d'échappement (non représentée à la Figure 1B) qui peut être montée, sur la ligne d'échappement, soit entre le moteur 1 et le filtre 5 particules 5, soit entre le filtre à particules 5 et le silencieux 7, soit dans le silencieux 7, soit dans une combinaison de ces positions. Il est à noter que la ligne d'échappement du moteur pourrait ne pas comprendre de filtre à particules 5, 10 sans s'écarter du cadre de la présente invention. Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de génération d'électricité 9 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.

15 Comme indiqué aux Figures 1A et 1B, le dispositif de génération d'électricité 9 selon l'invention décrit dans les Figures 2 à 5 peut être monté dans une ou plusieurs positions sur la ligne d'échappement parmi : dans le turbocompresseur, entre le bloc-moteur et le filtre 20 particules, entre le filtre à particules et le silencieux, et dans le silencieux. Le dispositif de génération d'électricité 9 pour moteur à combustion interne 1 comprend une turbine d'échappement 10 configurée pour être entraînée en rotation 25 par la circulation de gaz d'échappement 4 dans la ligne d'échappement, ladite turbine d'échappement 10 étant solidaire d'un arbre 11 qu'elle entraîne en rotation. La turbine d'échappement 10 peut par exemple être la turbine d'échappement d'un turbocompresseur 2, auquel 30 cas une turbine de compresseur se trouve à l'extrémité opposée de l'arbre 11. Le dispositif de génération d'électricité 9 comprend en outre un premier arbre entraîné 12, 3033835 12 l'entraînement en rotation de l'arbre 11 de la turbine d'échappement 10 étant transmis au premier arbre entraîné 12 au moyen d'un premier engrenage démultiplicateur 13 dont le rapport d'engrenage est compris entre 1/5 et 1/30, de 5 préférence entre 1/10 et 1/20. Le premier engrenage démultiplicateur 13 comprend une première roue dentée 13a solidaire de l'arbre 11 de la turbine d'échappement 10 et une seconde roue dentée 13b fixée au premier arbre entraîné 12, la seconde roue dentée 10 13b s'engrenant avec la première roue dentée 13a, le diamètre de la seconde roue dentée 13b étant supérieur à celui de la première roue dentée 13a pour obtenir une démultiplication. Il est à noter que le premier engrenage 15 démultiplicateur 13 pourrait également comprendre au moins trois roues dentées engrenées en série, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le premier engrenage démultiplicateur 13 pourrait également être constitué de pignons dentés au lieu des 20 roues dentés, pour avoir un arbre entraîné de direction perpendiculaire à la direction de l'arbre 11 de la turbine d'échappement 10, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le premier arbre entraîné 12 porte deux ensembles 25 aimants permanents 14 qu'il entraîne en rotation, les deux ensembles aimants permanents 14 étant respectivement disposés sur le premier arbre entraîné 12 de part et d'autre de la seconde roue dentée 13b fixée au premier arbre entraîné 12.

30 Il est à noter que les deux ensembles aimants permanents 14 pourraient être disposés du même côté sur le premier arbre entraîné 12 par rapport à la seconde roue 3033835 13 dentée 13b, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le premier arbre entraîné 12 pourrait également porter un seul ensemble aimant permanent 14 ou au moins 5 trois ensembles aimants permanents 14, sans s'écarter du cadre de la présente invention, les ensembles aimants permanents 14 pouvant alors être répartis de part et d'autre de la roue dentée 13b. Chaque ensemble aimant permanent 14 est entouré 10 d'un bobinage 15 pour former avec celui-ci un alternateur configure pour générer un courant électrique prélevé sur son bobinage 15. Ainsi, des alimentations électriques Alim 1 et Alim 2 sont respectivement prélevées sur les deux bobinages 15 15 du dispositif de génération d'électricité 9 par l'intermédiaire de deux sorties de courant électrique 16 respectivement connectées aux deux bobinages 15. Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de génération 20 d'électricité 109 selon un second mode de réalisation de la présente invention. Les éléments communs entre le premier mode de réalisation de l'invention à la Figure 2 et ce second mode de réalisation de l'invention portent le même chiffre de 25 référence auquel on a ajouté 100, et ne seront pas décrits plus en détail ici lorsqu'ils sont de structures identiques. Le dispositif de génération d'électricité 109 selon le second mode de réalisation est identique au 30 dispositif de génération d'électricité 9 selon le premier mode de réalisation, à l'exception du fait que le dispositif de génération d'électricité 109 comprend en outre un second arbre entraîné 117.

3033835 14 Le second arbre entraîné 117 est relié au premier arbre entraîné 112 par un second engrenage 118 dont le rapport d'engrenage est compris entre 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.

5 Le second engrenage 118 comprend une première roue dentée 118a fixée au premier arbre entraîné 112 et une seconde roue dentée 118b fixée au second arbre entraîné 117, la seconde roue dentée 118b s'engrenant avec la première roue dentée 118a, le diamètre de la seconde roue 10 dentée 118b étant supérieur à celui de la première roue dentée 118a. Il est à noter que le diamètre de la seconde roue dentée 118b pourrait être identique ou inférieur à celui de la première roue dentée 118a, sans s'écarter du cadre de la 15 présente invention. Le second engrenage 118 pourrait également comprendre au moins trois roues dentées engrenées en série, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le second engrenage 118 pourrait également être 20 constitué de pignons coniques pour avoir un second arbre entraîné 112 de direction perpendiculaire à la direction du premier arbre entraîné 111, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le second arbre entraîné 117 porte deux ensembles 25 aimants permanents 114 qu'il entraîne en rotation, les deux ensembles aimants permanents 114 étant respectivement disposés sur le second arbre entraîné 117 de part et d'autre de la seconde roue dentée 118b fixée au second arbre entraîné 117.

30 Il est à noter que les deux ensembles aimants permanents 114 portés par le second arbre entraîné 117 pourraient être disposés du même côté sur le second arbre 3033835 15 entraîné 117 par rapport à la seconde roue dentée 118b, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le second arbre entraîné 117 pourrait porter un seul ensemble aimant permanent 114 ou au moins trois 5 ensembles aimants permanents 114, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Chaque ensemble aimant permanent 114 porté par le second arbre entraîné 117 est entouré d'un bobinage 115 pour former avec celui-ci un alternateur configure pour 10 générer un courant électrique prélevé sur son bobinage 115. Ainsi, des alimentations électriques Alim 1, Alim 2, Alim 3 et Alim 4 sont respectivement prélevées sur les quatre bobinages 115 du dispositif de génération d'électricité 109 par l'intermédiaire de quatre sorties de 15 courant électrique 116 respectivement connectées aux quatre bobinages 115. Il est à noter que le dispositif de génération d'électricité 109 pourrait également comprendre au moins trois arbres entraînés, deux arbres entraînés de chaque 20 paire d'arbres entraînés étant reliés entre eux par un engrenage, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Si l'on se réfère à la Figure 4, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de génération 25 d'électricité 209 selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Les éléments communs entre le second mode de réalisation de l'invention à la Figure 3 et ce troisième mode de réalisation de l'invention portent le même chiffre 30 de référence auquel on a ajouté 100, et ne seront pas décrits plus en détail ici lorsqu'ils sont de structures identiques.

3033835 16 Le dispositif de génération d'électricité 209 selon le troisième mode de réalisation est identique au dispositif de génération d'électricité 109 selon le second mode de réalisation, à l'exception du fait que le second 5 arbre entraîné 217 du dispositif de génération d'électricité 209 est relié au premier engrenage démultiplicateur 213 par un second engrenage 218 s'engrenant directement avec le premier engrenage démultiplicateur 213, le rapport d'engrenage du second 10 engrenage 218 étant compris entre 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20. Le second engrenage 218 comprend une roue dentée 218a fixée au second arbre entraîné 217 et s'engrenant avec la seconde roue dentée 213b du premier engrenage 15 démultiplicateur 213, le diamètre de la roue dentée 218a étant identique à celui de la seconde roue dentée 213b. Il est à noter que le diamètre de la roue dentée 218a pourrait être supérieur ou inférieur à celui de la seconde roue dentée 213b, sans s'écarter du cadre de la 20 présente invention. Le second engrenage 218 pourrait également comprendre au moins deux roues dentées engrenées en série dont l'une est engrenée avec la seconde roue dentée 213b du premier engrenage 213, sans s'écarter du cadre de la 25 présente invention. Le second engrenage 218 pourrait également être constitué d'au moins un pignon conique, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Ainsi, des alimentations électriques Alim 1, Alim 30 2, Alim 3 et Alim 4 sont respectivement prélevées sur les quatre bobinages 215 du dispositif de génération d'électricité 209 par l'intermédiaire de quatre sorties de 3033835 17 courant électrique 216, respectivement connectées aux quatre bobinages 215. Le dispositif de génération d'électricité 209 pourrait également comprendre au moins trois arbres 5 entraînés reliés entre eux par des engrenages directement engrenés, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Si l'on se réfère à la Figure 5, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de génération d'électricité 309 selon un quatrième mode de réalisation de 10 la présente invention. Les éléments communs entre le premier mode de réalisation de l'invention à la Figure 2 et ce quatrième mode de réalisation de l'invention portent le même chiffre de référence auquel on a ajouté 300, et ne seront pas 15 décrits plus en détail ici lorsqu'ils sont de structures identiques. Le dispositif de génération d'électricité 309 selon le quatrième mode de réalisation est identique au dispositif de génération d'électricité 9 selon le premier 20 mode de réalisation, à l'exception du fait que le premier arbre entraîné 312 ne porte qu'un seul ensemble aimant permanent 314, et que le dispositif de génération d'électricité 309 comprend en outre un second arbre entraîné 317.

25 Le second arbre entraîné 317 est relié à l'arbre 311 de la turbine d'échappement 310 par un second engrenage démultiplicateur 318 dont le rapport d'engrenage est compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.

30 Le second engrenage démultiplicateur 318 comprend une première roue dentée 318a solidaire de l'arbre 311 de la turbine d'échappement 310 et une seconde roue dentée 318b solidaire du second arbre entraîné 317, la seconde 3033835 18 roue dentée 318b s'engrenant avec la première roue dentée 318a, le diamètre de la seconde roue dentée 318b étant supérieur à celui de la première roue dentée 318a. Le second engrenage démultiplicateur 318 pourrait 5 également comprendre au moins trois roues dentées engrenées en série, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le second engrenage démultiplicateur 318 pourrait également être constitué d'au moins deux pignons coniques engrenés en série, sans s'écarter du cadre de la présente 10 invention. Le second arbre entraîné 317 porte un ensemble aimant permanent 314 qu'il entraîne en rotation. Il est à noter que le second arbre entraîné 317 pourrait porter plusieurs ensembles aimants permanents 314, 15 sans s'écarter du cadre de la présente invention. L'ensemble aimant permanent 314 porté par le second arbre entraîné 317 est entouré d'un bobinage 315 pour former avec celui-ci un alternateur configure pour générer un courant électrique prélevé sur son bobinage 315.

20 Ainsi, des alimentations électriques Alim 1 et Alim 2 sont respectivement prélevées sur les deux bobinages 315 du dispositif de génération d'électricité 309 par l'intermédiaire de deux sorties de courant électrique 316 respectivement connectées aux deux bobinages 315.

25 Le dispositif de génération d'électricité 309 pourrait également comprendre au moins trois arbres entraînés, chaque arbre entraîné étant relié à l'arbre 311 de la turbine d'échappement 310 par un engrenage démultiplicateur, sans s'écarter du cadre de la présente 30 invention. Tous les bobinages 15, 115, 215, 315 du dispositif de génération d'électricité 9, 109, 209, 309 de l'invention peuvent être identiques, mais ils peuvent 3033835 19 également différer entre eux en termes de nombres d'enroulements du bobinage, diamètre de fil de bobinage et matériaux constituant le fil de bobinage. Le bobinage peut également être constitué de plusieurs fils de matériaux 5 différents, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Les caractéristiques techniques du ou des bobinages 15, 115, 215, 315 (nombre d'enroulements, diamètre du fil enroulé, matière du fil enroulé) et du ou 10 des ensembles aimants permanents 14, 114, 214, 314 (nombre d'aimants par ensemble, puissance de chaque aimant) seront choisies par l'homme du métier en fonction des caractéristiques de l'alimentation qu'il souhaite obtenir (courant et tension).

15 Chaque ensemble aimant permanent 14, 114, 214, 314 peut par exemple comprendre de 1 à 10 aimants permanents. La turbine d'échappement 10, 110, 210, 310 est de préférence une turbine à palettes, sans que l'invention 20 soit limitée à cet égard, la turbine pouvant également être par exemple une turbine à aubes ou autre. Dans le cas où la turbine d'échappement 10, 110, 210, 310 est celle d'un turbocompresseur 2, le turbocompresseur 2 est, de préférence, monté dans un carter 25 dans lequel est formée au moins une lame d'air, de préférence trois lames d'air, pour refroidir l'arbre 11, 111, 211, 311 du turbocompresseur 2, l'au moins une lame d'air étant disposée entre la partie d'engrenage 13, 113, 213, 313 reliée à l'arbre 11, 111, 211, 311 du 30 turbocompresseur 2 et la turbine d'échappement du turbocompresseur 2. La ou les lames d'air permettent d'isoler thermiquement les engrenages de la haute 3033835 20 température de la turbine d'échappement afin d'éviter la cokéfaction de l'huile qui lubrifie les engrenages. Si l'on se réfère à la Figure 6, on peut voir qu'il y est représenté schématiquement un turbocompresseur 5 2 à lames d'air. Le turbocompresseur 2 comprend une turbine d'échappement 2a disposée dans un carter d'échappement 2b et une turbine d'admission 2c disposée dans un carter d'admission 2d, la turbine d'échappement 2a et la turbine 10 d'admission 2c étant reliées entre elles par un arbre 2e, un ou plusieurs engrenages (non représentés sur la Figure 6 pour simplifier le schéma) de dispositif de génération d'électricité 9, 109, 209, 309 étant fixés à l'arbre 2e du turbocompresseur 2.

15 Trois lames d'air 2f sont formées entre le carter d'échappement 2b et le carter d'admission l'espace entre ceux-ci. Ainsi, les lames d'air 2f 2d pour refroidir créent un passage d'air qui permet de refroidir la température au voisinage des 20 engrenages présents sur l'arbre de la turbine d'échappement, ce qui permet d'éviter la cokéfaction de l'huile sur lesdits engrenages. Il est à noter qu'un nombre quelconque de lames d'air 2f pourraient également être formées entre les deux 25 carters 2b et 2d, sans s'écarter du cadre de la présente invention. La présente invention a également pour objet un moteur à combustion interne 1 ou à air comprimé comprenant un ou plusieurs dispositifs de génération d'électricité 9, 30 109, 209, 309 selon la présente invention, ledit moteur 1 comprenant facultativement un dispositif de génération de brouillard d'eau à la sortie du groupe moteur.

3033835 21 La présente invention a également pour objet un véhicule motorisé comprenant un moteur à combustion interne 1 ou à air comprimé selon la présente invention, chaque sortie de courant électrique 16, 116, 216, 316 5 d'alternateur du ou des dispositifs de génération d'électricité 9, 109, 209, 309 alimentant un ou plusieurs dispositifs électriques du véhicule motorisé. L'invention n'est pas limitée par les modes de réalisation décrits ci-avant en termes de nombres d'arbres 10 entraînés, de nombre d'ensembles aimants permanents par arbre entraîné, de position d'ensembles aimants permanents sur un arbre entraîné, de structure ou nombre de bobinages, et l'homme du métier comprendra que tout dispositif de génération d'électricité dans lequel au moins un arbre 15 entraîné portant au moins un ensemble aimant permanent tournant dans un bobinage, ledit arbre entraîné étant relié directement ou indirectement par un ou plusieurs engrenages à l'arbre d'une turbine d'échappement montée dans une ligne d'échappement, entre dans le cadre de la présente 20 invention, l'invention n'étant pas non plus limitée en termes de nombres de sources de courant créées.

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif de génération d'électricité (9, 109, 209, 309) pour moteur à combustion interne ou à air 5 comprimé (1), ledit dispositif (9, 109, 209, 309) étant monté sur la ligne d'échappement du moteur (1), caractérisé par le fait qu'il comprend une turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) configurée pour être entraînée en rotation par la circulation de gaz d'échappement dans la ligne 10 d'échappement, ladite turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) étant solidaire d'un arbre (11, 111, 211, 311) qu'elle entraîne en rotation, ledit dispositif (9, 109, 209, 309) comprenant en outre au moins un arbre entraîné (12, 112, 212, 312 ; 117, 217, 317), l'entraînement en rotation de 15 l'arbre (11, 111, 211, 311) de la turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) étant transmis à chaque arbre entraîné (12, 112, 212, 312 ; 117, 217, 317) au moyen d'un ou plusieurs engrenages (13, 113, 213, 313 ; 118, 218, 318), l'au moins un arbre entraîné (12, 112, 212, 312 ; 117, 217, 20 317) portant en outre un ou plusieurs ensembles aimants permanents (14, 114, 214, 314) qu'il entraîne en rotation, chaque ensemble aimant permanent (14, 114, 214, 314) étant entouré d'un bobinage (15, 115, 215, 315) pour former avec celui-ci un alternateur configuré pour générer un courant 25 électrique.
2 - Dispositif de génération d'électricité (9) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un arbre entraîné (12) relié à l'arbre (11) de la turbine d'échappement (10) par un engrenage 30 démultiplicateur (13), le rapport d'engrenage étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.
3 - Dispositif de génération d'électricité (109) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il 3033835 23 comprend des premier et second arbres entraînés (112, 117), le premier arbre entraîné (112) étant relié à l'arbre (111) de la turbine d'échappement (110) par un premier engrenage démultiplicateur (113), le second arbre entraîné (117) étant relié au premier arbre entraîné (112) par un second engrenage (118), le rapport d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur (113) étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le rapport d'engrenage du second engrenage (118) étant compris entre 10 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.
4 - Dispositif de génération d'électricité (209) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des premier et second arbres entraînés (212, 217), le premier arbre entraîné (212) étant relié à l'arbre (211) 15 de la turbine d'échappement (210) par un premier engrenage démultiplicateur (213), le second arbre entraîné (217) étant relié au premier engrenage démultiplicateur (213) par un second engrenage (218) s'engrenant directement avec le premier engrenage démultiplicateur (213), le rapport 20 d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur (213) étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le rapport d'engrenage du second engrenage (218) étant compris entre 1/1 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20. 25
5 - Dispositif de génération d'électricité (309) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des premier et second arbres entraînés (312, 317), les premier et second arbres entraînés (312, 317) étant reliés à l'arbre (311) de la turbine d'échappement (310) 30 respectivement par des premier et second engrenages démultiplicateurs (313, 318), le rapport d'engrenage du premier engrenage démultiplicateur (313) étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20, et le 3033835 24 rapport d'engrenage du second engrenage démultiplicateur (318) étant compris entre 1/5 et 1/30, de préférence entre 1/10 et 1/20.
6 - Dispositif de génération d'électricité (9, 5 109, 209, 309) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) est configurée pour être montée entre le moteur (1) et le silencieux (7), ou dans le silencieux (7).
7 - Dispositif de génération d'électricité (9, 109, 209, 309) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) est la turbine d'échappement d'un turbocompresseur (2).
8 - Dispositif de génération d'électricité (9, 15 109, 209, 309) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la turbine d'échappement (10, 110, 210, 310) est une turbine à palettes.
9 - Turbocompresseur (2) comprenant un dispositif de génération d'électricité (9, 109, 209, 309) selon la 20 revendication 7 ou la revendication 8 prise en dépendance de la revendication 7, caractérisé par le fait que le turbocompresseur (2) est monté dans un carter dans lequel est formée au moins une lame d'air (2f), de préférence trois lames d'air (2f), pour refroidir l'arbre (11, 111, 25 211, 311) du turbocompresseur (2), l'au moins une lame d'air (2f) étant disposée entre la partie d'engrenage reliée à l'arbre (11, 111, 211, 311) du turbocompresseur (2) et la turbine d'échappement du turbocompresseur (2).
10 - Moteur à combustion interne ou à air 30 comprimé (1) comprenant un ou plusieurs dispositifs de génération d'électricité (9, 109, 209, 309) selon l'une des revendications 1 à 8, ledit moteur (1) comprenant 3033835 25 facultativement un dispositif de génération de brouillard d'eau à la sortie du groupe moteur.
11 - Véhicule motorisé comprenant un moteur à combustion interne ou à air comprimé (1) selon la 5 revendication 10, caractérisé par le fait que chaque sortie de courant électrique (16, 116, 216, 316) du ou des dispositifs de génération d'électricité (9, 109, 209, 309) alimente un ou plusieurs dispositifs électriques du véhicule motorisé. 10