FR3037616A1 - DEVICE FOR CONTROLLING AN AIR QUANTITY INTRODUCED TO THE ADMISSION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH AT LEAST TWO SUPERCURRENT STAGE AND METHOD USING SUCH A DEVICE. - Google Patents
DEVICE FOR CONTROLLING AN AIR QUANTITY INTRODUCED TO THE ADMISSION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH AT LEAST TWO SUPERCURRENT STAGE AND METHOD USING SUCH A DEVICE. Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de contrôle de la quantité d'air introduit à l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant deux sorties de gaz d'échappement (32, 36) reliées chacune à un collecteur d'échappement (30, 34) d'un groupe d'au moins un cylindre (121, 122, 123, 124), ledit dispositif comprenant un dispositif de suralimentation (38) comportant au moins deux étages de suralimentation haute pression (HP) et basse pression (BP), l'étage de suralimentation haute pression comprenant au moins une turbine HP(TW) à double entrée (46, 48) connectées auxdites sorties de gaz d'échappement en étant liée à un compresseur (CW) d'air HP, l'étage de suralimentation basse pression comprenant au moins une turbine BP (T) connectée à la turbine HP (TW) et relié à un compresseur BP (C), et au moins un conduit de transfert partiel (64) de l'air comprimé HP du compresseur d'air HP vers les entrées de la turbine HP (TW). Selon l'invention, le dispositif comporte en outre au moins un conduit de transfert partiel (102, 103, 104) de l'air comprimé en sortie d'au moins un compresseur (CW, C) vers l'entrée d'au moins une turbine (TW, T) et en ce que ledit au moins conduit de transfert partiel comporte des moyens de vannage (V) de contrôle de la circulation de l'air comprimé transféré.The present invention relates to a device for controlling the quantity of air introduced at the intake of a supercharged internal combustion engine, said engine comprising two exhaust gas outlets (32, 36) each connected to a collector of exhaust (30, 34) of a group of at least one cylinder (121, 122, 123, 124), said device comprising a supercharging device (38) having at least two stages of high pressure (HP) supercharging and low pressure (BP), the high pressure boost stage comprising at least one double input HP turbine (TW) (46, 48) connected to said exhaust gas outlets by being connected to an HP air compressor (CW) , the low pressure boost stage comprising at least one LP turbine (T) connected to the HP turbine (TW) and connected to a compressor BP (C), and at least one partial transfer duct (64) of the air HP compressed air compressor HP to the HP turbine (TW) inlet. According to the invention, the device further comprises at least one partial transfer duct (102, 103, 104) of the compressed air leaving at least one compressor (CW, C) to the inlet of at least a turbine (TW, T) and in that said at least partial transfer conduit comprises valve means (V) for controlling the flow of the compressed air transferred.
Description
0 3 76 1 6 1 La présente invention se rapporte à un dispositif de contrôle de la quantité d'air introduit à l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté, notamment d'un moteur stationnaire ou pour un véhicule automobile ou industriel, et à un procédé de contrôle de la quantité d'air pour un tel moteur.The present invention relates to a device for controlling the amount of air introduced to the intake of a supercharged internal combustion engine, in particular a stationary engine or for a motor vehicle or industrial vehicle, and a method of controlling the amount of air for such an engine.
En particulier, le moteur est ici équipé de plusieurs turbocompresseurs de suralimentation. Comme cela est largement connu, la puissance délivrée par un moteur à combustion interne est dépendante de la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion de ce moteur, quantité d'air qui est elle-même proportionnelle à la densité de cet air. Ainsi, il est habituel d'augmenter cette quantité d'air au moyen d'une compression de l'air extérieur avant qu'il ne soit admis dans cette chambre de combustion. Cette opération, appelée suralimentation, peut être réalisée par tous moyens, tel qu'un turbocompresseur ou un compresseur entraîné, qui peut être centrifuge ou volumétrique.In particular, the engine is here equipped with several turbochargers. As is widely known, the power delivered by an internal combustion engine is dependent on the amount of air introduced into the combustion chamber of the engine, amount of air which is itself proportional to the density of this air. Thus, it is usual to increase this amount of air by means of compression of the outside air before it is admitted into this combustion chamber. This operation, called supercharging, can be carried out by any means, such as a turbocharger or a driven compressor, which can be centrifugal or volumetric.
Dans le cas d'une suralimentation par au moins un turbocompresseur, ce dernier comprend une turbine rotative, à simple flux ou à double flux, reliée par un axe à un compresseur rotatif. Les gaz d'échappement issus du moteur traversent la turbine qui est alors entrainée en rotation. Cette rotation est ensuite transmise au compresseur qui, de par sa rotation, comprime l'air extérieur avant qu'il ne soit introduit dans la chambre de combustion. Comme cela est mieux décrit dans la demande de brevet français N° 2 478 736, il est prévu, pour pouvoir amplifier de manière significative cette quantité d'air comprimé dans la chambre de combustion du moteur, d'augmenter encore plus la compression de l'air extérieur par le compresseur. Cela se réalise plus particulièrement en augmentant la vitesse de rotation de la turbine et donc du compresseur.In the case of a supercharging by at least one turbocharger, the latter comprises a rotary turbine, single flow or double flow, connected by an axis to a rotary compressor. The exhaust gases from the engine pass through the turbine which is then rotated. This rotation is then transmitted to the compressor which, by its rotation, compresses the outside air before it is introduced into the combustion chamber. As is better described in the French patent application No. 2,478,736, it is provided, in order to significantly increase this amount of compressed air in the engine combustion chamber, to further increase the compression of the engine. outside air by the compressor. This is done more particularly by increasing the speed of rotation of the turbine and therefore of the compressor.
3037616 2 Pour cela, une partie de l'air comprimé sortant du compresseur est déviée pour être admis directement à l'entrée de la turbine en se mélangeant avec les gaz d'échappement. Cette turbine est alors traversée par une plus grande quantité de fluide (mélange d'air comprimé et de gaz d'échappement), ce qui permet 5 d'augmenter la vitesse de rotation de la turbine et par conséquence du compresseur. Cette augmentation de vitesse du compresseur permet ainsi d'augmenter la pression de l'air extérieur qui sera comprimé dans ce compresseur puis introduit dans la chambre de combustion du moteur.For this, a portion of the compressed air leaving the compressor is diverted to be admitted directly to the inlet of the turbine by mixing with the exhaust gas. This turbine is then traversed by a larger amount of fluid (mixture of compressed air and exhaust gas), which makes it possible to increase the speed of rotation of the turbine and consequently of the compressor. This increase in compressor speed thus makes it possible to increase the pressure of the outside air that will be compressed in this compressor and then introduced into the combustion chamber of the engine.
10 Par cela, l'air comprimé a une densité plus élevée ce qui permet d'accroitre la quantité d'air contenue dans la chambre de combustion. Ce type de moteur suralimenté, bien que donnant satisfaction, présente néanmoins des inconvénients non négligeables.By this, the compressed air has a higher density which allows to increase the amount of air contained in the combustion chamber. This type of supercharged engine, although satisfactory, nevertheless has significant disadvantages.
15 En effet, le débit de l'air comprimé qui est admis à l'entrée de la turbine n'est pas correctement contrôlé, ce qui peut entrainer un dysfonctionnent du moteur. Ainsi, à titre d'exemple, en cas de trop grande quantité d'air comprimé déviée à 20 l'entrée de la turbine, les gaz d'échappement entrant dans la turbine sont refroidis de manière trop importante par cet air et amène une diminution du rendement global de la suralimentation. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés 25 ci-dessus grâce à un dispositif de contrôle de la quantité d'air introduit à l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté qui permet de répondre à toutes les demandes de puissance du moteur. De plus, la présente invention concerne un moteur à combustion interne dont le système de suralimentation comprend au moins deux turbocompresseurs.Indeed, the flow rate of the compressed air that is admitted to the inlet of the turbine is not properly controlled, which can cause a malfunction of the engine. Thus, by way of example, in the event of too much compressed air being diverted to the inlet of the turbine, the exhaust gases entering the turbine are cooled too much by this air and causes a decrease overall performance of overfeeding. The present invention proposes to overcome the drawbacks mentioned above by means of a device for controlling the quantity of air introduced at the intake of a supercharged internal combustion engine which makes it possible to meet all the power demands of the engine. engine. In addition, the present invention relates to an internal combustion engine whose supercharging system comprises at least two turbochargers.
30 L'invention ici présentée permet également de réaliser un transfert de l'air comprimé de l'admission vers l'échappement même quand la pression moyenne de l'air comprimé à l'admission est inférieure à celle des gaz à l'échappement. Il suffit 3037616 3 uniquement qu'il existe des phases durant le cycle de fonctionnement du moteur où la pression à l'admission est supérieure à celle existant à l'échappement. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de contrôle de la quantité d'air introduit à l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté, 5 ledit moteur comprenant deux sorties de gaz d'échappement reliées chacune à un collecteur d'échappement d'un groupe d'au moins un cylindre, ledit dispositif comprenant un dispositif de suralimentation comportant au moins deux étages de suralimentation haute pression HP et basse pression BP, l'étage de suralimentation haute pression comprenant au moins une turbine HP à double entrée connectées 10 auxdites sorties de gaz d'échappement en étant liée à un compresseur d'air HP, l'étage de suralimentation basse pression comprenant au moins une turbine BP connectée à la turbine HP et reliée à un compresseur BP, et au moins un conduit de transfert partiel de l'air comprimé HP du compresseur d'air HP vers les entrées de la turbine HP, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un conduit de 15 transfert partiel de l'air comprimé en sortie d'au moins un compresseur vers au moins une entrée d'au moins une turbine et en ce que ledit au moins un conduit de transfert partiel comporte des moyens de vannage de contrôle de la circulation de l'air comprimé transféré.The invention presented here also makes it possible to transfer the compressed air from the intake to the exhaust even when the mean pressure of the compressed air at the intake is lower than that of the exhaust gases. It suffices only that there are phases during the operating cycle of the engine where the intake pressure is greater than that existing at the exhaust. For this purpose, the present invention relates to a device for controlling the quantity of air introduced at the intake of a supercharged internal combustion engine, said engine comprising two exhaust gas outlets each connected to a collector of exhaust of a group of at least one cylinder, said device comprising a supercharging device comprising at least two HP high pressure and low pressure BP booster stages, the high pressure booster stage comprising at least one HP double inlet turbine connected to said exhaust gas outlets by being connected to an air compressor HP, the low pressure booster stage comprising at least one LP turbine connected to the HP turbine and connected to a compressor BP, and at least one duct partial transfer of the compressed air HP from the air compressor HP to the inlet of the HP turbine, characterized in that it further comprises at least one conduit 15 trans partially filling the compressed air at the outlet of at least one compressor to at least one inlet of at least one turbine and in that the at least one partial transfer conduit comprises means for controlling the circulation of the compressed air transferred.
20 Ledit au moins un conduit de transfert partiel peut comporter un clapet antiretour. Le dispositif peut comporter au moins un conduit de transfert partiel en sortie du compresseur HP vers l'entrée de la turbine BP.Said at least one partial transfer line may comprise a check valve. The device may comprise at least one partial transfer duct at the outlet of the HP compressor to the inlet of the LP turbine.
25 Le dispositif peut comporter au moins un conduit de transfert partiel en sortie du compresseur BP vers les deux entrées de la turbine HP. Le dispositif peut comporter au moins un conduit de transfert partiel en sortie du 30 compresseur BP vers l'entrée de la turbine BP. Les moyens de vannage peuvent comprendre des vannes proportionnelles.The device may comprise at least one partial transfer duct at the outlet of the LP compressor to the two inputs of the HP turbine. The device may comprise at least one partial transfer duct at the outlet of the compressor BP towards the inlet of the LP turbine. The valve means may comprise proportional valves.
3037616 4 Le dispositif peut comporter des moyens de commande des vannes proportionnelles. L'invention concerne également un procédé de contrôle de la quantité d'air 5 comprimé à l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant deux sorties de gaz d'échappement reliées chacune à un collecteur d'échappement d'un groupe d'au moins un cylindre, ledit dispositif comprenant un dispositif de suralimentation comportant au moins deux étages de suralimentation haute pression HP et basse pression BP, l'étage de suralimentation haute pression 10 HP comprenant au moins une turbine HP à double entrée connectée auxdites sorties de gaz d'échappement en étant liée à un compresseur d'air HP, l'étage de suralimentation basse pression BP comprenant au moins une turbine BP connectée à la turbine HP et reliée à un compresseur BP, et au moins un conduit de transfert partiel de l'air comprimé HP du compresseur vers les entrées de la turbine HP, 15 caractérisé en ce qu'il consiste à introduire en outre de l'air comprimé en sortie d'au moins un compresseur vers au moins une entrée d'une turbine par un conduit de transfert partiel. Le procédé peut consister à introduire de l'air comprimé en sortie du 20 compresseur HP vers l'entrée de la turbine BP par un conduit de transfert partiel. Le procédé peut consister à introduire de l'air comprimé en sortie du compresseur BP vers les entrées de la turbine HP par un conduit de transfert partiel (103).The device may comprise means for controlling the proportional valves. The invention also relates to a method for controlling the amount of compressed air at the intake of a supercharged internal combustion engine, said engine comprising two exhaust gas outlets each connected to an exhaust manifold of a group of at least one cylinder, said device comprising a supercharging device comprising at least two HP high pressure and low pressure LP booster stages, the HP high pressure booster stage comprising at least one connected HP dual inlet turbine said exhaust gas outlets being linked to an air compressor HP, the low pressure boost stage BP comprising at least one LP turbine connected to the HP turbine and connected to a compressor BP, and at least one partial transfer of compressed air HP from the compressor to the inlet of the HP turbine, characterized in that it consists in further introducing compressed air at the outlet of a at least one compressor to at least one inlet of a turbine by a partial transfer conduit. The method may include introducing compressed air at the outlet of the HP compressor to the inlet of the LP turbine through a partial transfer conduit. The method may include introducing compressed air at the outlet of the compressor BP to the inlet of the HP turbine by a partial transfer conduit (103).
25 Le procédé peut consister à introduire de l'air comprimé en sortie du compresseur BP vers l'entrée de la turbine BP par un conduit de transfert partiel (104).The method may include introducing compressed air at the outlet of the LP compressor to the inlet of the LP turbine through a partial transfer line (104).
30 Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont est annexées : - la figure 1 qui montre un moteur à combustion interne équipé d'un mono turbocompresseur de suralimentation pour illustrer une représentation schématique 303 7 6 1 6 5 du principe d'une boucle de recyclage partiel de l'air comprimé vers l'amont de la turbine, notamment de type « twin scroll », et - la figure 2 qui illustre la présente invention en décrivant, dans le cas d'un moteur à combustion interne avec une suralimentation à double étage, les différentes 5 configurations de conduits de transfert d'air comprimé, selon l'invention. Sur la figure 1, le moteur à combustion interne 10 comprend au moins deux cylindres, ici quatre cylindres référencés 121 à 124 à partir de la gauche de la figure.The other features and advantages of the invention will become apparent on reading the description which will follow, given solely by way of illustration and without limitation, and to which are appended: FIG. 1 which shows an internal combustion engine equipped with a turbocharger supercharger to illustrate a schematic representation of the principle of a partial recycle loop of the compressed air upstream of the turbine, in particular of the "twin scroll" type, and FIG. 2 illustrates the present invention by describing, in the case of an internal combustion engine with a double stage supercharger, the various configurations of compressed air transfer ducts, according to the invention. In Figure 1, the internal combustion engine 10 comprises at least two cylinders, here four cylinders referenced 121 to 124 from the left of the figure.
10 De manière préférentielle, ce moteur est un moteur à combustion interne à injection directe, notamment de type Diesel, mais cela n'écarte en aucune manière tout autre type de moteur à combustion interne. Chaque cylindre comprend des moyens d'admission 14 avec au moins une 15 soupape d'admission 16, ici deux soupapes d'admission contrôlant chacune une tubulure d'admission 18. Les tubulures d'admission 18 aboutissent à un collecteur d'admission 20 alimenté par un conduit d'alimentation 22 en air d'admission, tel que de l'air comprimé.Preferably, this engine is a direct injection internal combustion engine, especially diesel type, but this does not in any way discard any other type of internal combustion engine. Each cylinder comprises intake means 14 with at least one intake valve 16, here two intake valves each controlling an intake manifold 18. The intake manifolds 18 result in an intake manifold 20 supplied with fuel. by a supply duct 22 for intake air, such as compressed air.
20 Ce cylindre comprend aussi des moyens d'échappement des gaz brûlés 24 avec au moins une soupape d'échappement 26, ici également deux soupapes contrôlant chacune une tubulure d'échappement 28. Dans l'exemple illustré le moteur est prévu pour fonctionner selon un ordre de 25 combustion dénommé 1-3-4-2. Compte tenu de cet ordre de combustion, les tubulures d'échappement du cylindre 121 et du cylindre 124, qui forment un premier groupe d'au moins un cylindre, sont connectées à un premier collecteur d'échappement 30 avec une première sortie de gaz d'échappement 32. Les tubulures d'échappement du cylindre 122 et du cylindre 123, qui forment un deuxième 30 groupe d'au moins un cylindre, sont connectées à un deuxième collecteur d'échappement 34 qui comporte une deuxième sortie de gaz d'échappement 36.This cylinder also comprises exhaust gas exhaust means 24 with at least one exhaust valve 26, here also two valves each controlling an exhaust manifold 28. In the example illustrated, the engine is designed to operate in accordance with a order of burning referred to as 1-3-4-2. Given this order of combustion, the exhaust pipes of the cylinder 121 and the cylinder 124, which form a first group of at least one cylinder, are connected to a first exhaust manifold 30 with a first gas outlet. The exhaust pipes of the cylinder 122 and the cylinder 123, which form a second group of at least one cylinder, are connected to a second exhaust manifold 34 which has a second exhaust gas outlet. 36.
303 7 6 1 6 6 Les deux sorties de gaz d'échappement aboutissent à un turbocompresseur 38 pour la compression de l'air et plus particulièrement à la turbine de détente 40 de ce turbocompresseur. Comme illustré sur la figure 1, le turbocompresseur est un turbocompresseur à 5 double entrée, plus connu sous le vocable de turbocompresseur "Twin Scroll". Ce type de turbocompresseur comprend la turbine de détente 40 balayée par les gaz d'échappement et qui est reliée en rotation par un arbre 42 avec un compresseur 44.303 7 6 1 6 6 The two exhaust gas outlets result in a turbocharger 38 for the compression of air and more particularly to the expansion turbine 40 of this turbocharger. As illustrated in FIG. 1, the turbocharger is a double-inlet turbocharger, better known as a "Twin Scroll" turbocharger. This type of turbocharger comprises the expansion turbine 40 which is swept by the exhaust gases and which is connected in rotation by a shaft 42 with a compressor 44.
10 Au niveau de la turbine, l'entrée des gaz d'échappement est divisée en deux sections, une première section d'entrée 46 raccordée à la première sortie de gaz d'échappement 32 du premier collecteur 30 et une deuxième section d'entrée 48 raccordée à la deuxième sortie de gaz d'échappement 36 du deuxième collecteur 15 d'échappement 34. L'évacuation de gaz 50 de la turbine 40 est raccordée conventionnellement à la ligne d'échappement 52 du moteur.At the turbine, the exhaust gas inlet is divided into two sections, a first inlet section 46 connected to the first exhaust gas outlet 32 of the first manifold 30 and a second inlet section. 48 The exhaust gas outlet 50 of the turbine 40 is connected conventionally to the exhaust line 52 of the engine.
20 Le compresseur 44 du turbocompresseur 38 comporte une admission d'air extérieur 54 alimentée par une conduite d'alimentation 56. La sortie d'air comprimé 58 de ce compresseur est reliée au conduit d'alimentation 22 du collecteur d'admission 20 par une conduite 60.The compressor 44 of the turbocharger 38 has an external air intake 54 supplied by a supply line 56. The compressed air outlet 58 of this compressor is connected to the feed duct 22 of the intake manifold 20 by means of a driving 60.
25 Avantageusement, il peut être prévu de placer un radiateur de refroidissement de l'air comprimé 62 sur la conduite 60, entre le compresseur et la conduite 22. Comme mieux visible sur la figure 1, un conduit de transfert 64 permet de faire circuler une partie de l'air comprimé sortant du compresseur 44 vers les entrées 46 30 et 48 de la turbine. Selon la figure 1, le conduit de transfert partiel prend naissance sur la conduite 60, à un point de d'intersection 66 entre le compresseur et le radiateur de refroidissement 62, et se sépare ensuite, à partir d'un point de bifurcation 68, en deux branches 70 et 72. La branche 70 aboutit à l'entrée 46 de la turbine par sa 3037616 7 jonction avec la première sortie de gaz d'échappement 32 et la branche 72 aboutit à l'autre entrée 48 de cette turbine par sa jonction avec la sortie de gaz d'échappement 36. Chaque branche porte des moyens de vannage 74 et 76, comme une vanne 5 proportionnelle, commandés par un moyen de commande 78, qui peut être commun aux deux moyens de vannage. Cette vanne permet ainsi de contrôler la circulation de l'air comprimé qui circule dans la branche. Avantageusement, chaque branche comporte également un clapet anti-retour 10 80 et 82 qui interdit la circulation de l'air comprimé de la branche vers le compresseur tout en empêchant la mise en communication des deux branches. Cette configuration permet ainsi, pendant le fonctionnement du moteur, de profiter des zones de basse pression échappement régnant ponctuellement dans les 15 collecteurs d'échappement pour introduire de l'air comprimé dans la turbine et augmenter ainsi le débit de cette turbine et par conséquent du compresseur. Cela permet également d'avoir une suralimentation plus efficace pour les bas régimes. Durant le fonctionnement, en cas de besoin d'air en grande quantité dans les 20 cylindres, les vannes 74 et 76 sont commandées en ouverture pour introduire de l'air comprimé provenant du compresseur 44 dans la turbine 40. L'air comprimé sortant du compresseur 44 circule dans le conduit 64 puis dans les branches 70 et 72 pour aboutir aux entrées de gaz d'échappement 46 et 48 de la 25 turbine 40 en y apportant un surplus de fluide à cette turbine. Ainsi, la turbine est parcourue non seulement par les gaz d'échappement venant des sorties 32 et 36, mais également par de l'air comprimé qui vient s'ajouter à ces gaz. De ce fait, la rotation de la turbine est augmentée, ce qui entraine une 30 augmentation de rotation du compresseur et, en conséquence, une augmentation de la pression de l'air comprimée qui sort de ce compresseur.Advantageously, it can be provided to place a radiator for cooling the compressed air 62 on the pipe 60, between the compressor and the pipe 22. As best seen in FIG. 1, a transfer pipe 64 makes it possible to circulate a part of the compressed air leaving the compressor 44 to the inputs 46 30 and 48 of the turbine. According to FIG. 1, the partial transfer duct originates on the duct 60, at a point of intersection 66 between the compressor and the cooling radiator 62, and then separates, from a junction point 68, in two branches 70 and 72. The branch 70 leads to the inlet 46 of the turbine by its junction with the first exhaust outlet 32 and the branch 72 leads to the other inlet 48 of this turbine by its In each branch, there are valve means 74 and 76, such as a proportional valve, controlled by a control means 78, which can be common to both valve means. This valve thus makes it possible to control the circulation of the compressed air circulating in the branch. Advantageously, each branch also comprises a non-return valve 80 and 82 which prevents the flow of compressed air from the branch to the compressor while preventing the communication of the two branches. This configuration thus makes it possible, during operation of the engine, to take advantage of the zones of low exhaust pressure occurring occasionally in the exhaust manifolds to introduce compressed air into the turbine and thus to increase the flow rate of this turbine and consequently the compressor. This also allows for more efficient boosting for low revs. During operation, if there is a need for a large quantity of air in the cylinders, the valves 74 and 76 are controlled in opening to introduce compressed air from the compressor 44 into the turbine 40. The compressed air leaving the The compressor 44 circulates in the duct 64 and then in the branches 70 and 72 to reach the exhaust gas inlets 46 and 48 of the turbine 40 by bringing a surplus of fluid to the turbine. Thus, the turbine is traversed not only by the exhaust gas from the outlets 32 and 36, but also by compressed air which is added to these gases. As a result, the rotation of the turbine is increased, which causes an increase in the rotation of the compressor and, consequently, an increase in the pressure of the compressed air coming out of this compressor.
3 0 3 7 6 1 6 8 Bien entendu, les vannes 74 et 76 sont contrôlées par le moyen de commande 78 de façon à admettre la quantité d'air comprimé dans la turbine qui répond aux besoins de suralimentation du moteur.Of course, the valves 74 and 76 are controlled by the control means 78 so as to admit the amount of compressed air in the turbine that meets the engine's supercharging requirements.
5 La figure 2 illustre selon l'invention, un moteur à combustion interne à double suralimentation comportant un étage de suralimentation haute pression (HP) et un étage de suralimentation basse pression (BP). L'étage de suralimentation HP comporte un étage de compression CW HP entrainé par une turbine TW à double entrée ou turbine « twin scroll » et l'étage de 10 suralimentation BP comporte un étage de compression C BP entrainé par une turbine T BP. Cet étage de suralimentation BP est constitué, comme conventionnellement, par une turbine T entrainée par les gaz en sortie de la turbine TW HP amenés par un conduit 100 alors que le compresseur C BP entrainé par la turbine T BP alimente en 15 air comprimé le compresseur CW HP par un conduit 101. Comme déjà décrit sur la figure 1, un conduit de transfert partiel 64 d'air comprimé HP est en communication avec les deux entrées 46 et 48 de la turbine TW de l'étage HP de suralimentation.FIG. 2 illustrates, according to the invention, a double supercharged internal combustion engine having a high pressure booster stage (HP) and a low pressure booster stage (LP). The supercharging stage HP comprises a compression stage CW HP driven by a turbine TW twin inlet or turbine "twin scroll" and the supercharging stage BP comprises a compression stage C BP driven by a turbine T BP. This booster stage BP is constituted, as conventionally, by a turbine T driven by the gases at the outlet of the turbine TW HP brought by a pipe 100 whereas the compressor C BP driven by the turbine T BP supplies compressed air to the compressor CW HP via a conduit 101. As already described in Figure 1, a partial transfer line 64 of compressed air HP is in communication with the two inputs 46 and 48 of the turbine TW of the HP supercharging stage.
20 En plus du conduit de transfert partiel 64 d'air comprimé HP vers la turbine TW de l'étage HP de suralimentation, le transfert partiel d'air comprimé peut également être réalisé avec : - un conduit de transfert partiel 102 pour amener une portion d'air comprimé 25 HP en amont de la turbine T BP et/ou - un conduit de transfert partiel 103 d'air comprimé BP pour diriger une portion d'air comprimé BP aux deux entrées 46 et 48 de la turbine TW HP et/ou - un autre conduit 104 de transfert partiel d'air comprimé BP permettant de 30 diriger une portion d'air comprimé BP en entrée de la turbine T BP. Bien entendu ces configurations peuvent être combinées, partiellement ou en totalité, entre elles, par exemple l'une des combinaisons peut être le conduit 64 qui 3037616 9 est en communication avec les deux entrées 46 et 48 de la turbine TW HP et le conduit 104 qui est connecté à la turbine T BP. Comme décrit pour le conduit de transfert partiel 64, tous les autres conduits de 5 transfert partiel d'air comprimé comportent des moyens d'anti-retour et des moyens de contrôle du débit de circulation de l'air comprimé transféré, tels que des vannes proportionnelles V et des clapets anti-retour Ca. Ainsi, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, notamment 10 basse charge et/ou bas régime, les différents conduits de transfert partiel permettent de les optimiser tout en contrôlant le niveau de suralimentation. D'une manière générale, la présente invention peut convenir à un système de suralimentation comprenant plus de deux étages de suralimentation.In addition to the partial transfer duct 64 of compressed air HP to the turbine TW of the supercharging stage HP, the partial transfer of compressed air can also be achieved with: a partial transfer duct 102 to bring a portion of compressed air 25 HP upstream of the turbine T BP and / or - a partial transfer duct 103 of compressed air BP to direct a portion of compressed air BP to the two inlets 46 and 48 of the turbine TW HP and / or another conduit 104 for partial transfer of compressed air BP for directing a compressed air portion BP at the inlet of the turbine T BP. Of course, these configurations may be combined, partially or totally, with each other, for example one of the combinations may be the duct 64 which is in communication with the two inputs 46 and 48 of the turbine TW HP and the duct 104. which is connected to the turbine T BP. As described for the partial transfer duct 64, all the other partial compressed air transfer ducts comprise non-return means and means for controlling the flow rate of the transferred compressed air, such as valves. Proportional V and Ca check valves. Thus, depending on the operating conditions of the engine, including low load and / or low speed, the various partial transfer paths can optimize while controlling the boost level. In general, the present invention may be suitable for a supercharging system comprising more than two supercharging stages.
15 Dans ce cas, en sortie (aval) de chaque compresseur, plusieurs conduits de transfert partiel d'air comprimé communiquent avec l'entrée (amont) de chacune des turbines. Plus précisément, selon la figure 2 illustrant une suralimentation à deux étages, en aval du compresseur CW, deux conduits 64 et 102 conduisent en entrée (amont) respectivement de la turbine TW et de la turbine T. Egalement, en aval du 20 compresseur C, deux conduits 103 et 104 conduisent en entrée (amont) respectivement de la turbine TW et de la turbine T. En généralisant, dans le cas de n étages de suralimentation (avec n supérieur ou égal à trois), il peut être prévu n conduits de transfert partiel en aval de chacun 25 des compresseurs pour conduire en amont (entrée) de chacune des turbines.In this case, at the outlet (downstream) of each compressor, several partial compressed air transfer ducts communicate with the inlet (upstream) of each of the turbines. More precisely, according to FIG. 2 illustrating a two-stage supercharging, downstream of the compressor CW, two ducts 64 and 102 lead at the inlet (upstream) respectively of the turbine TW and of the turbine T. Also, downstream of the compressor C two ducts 103 and 104 lead at the inlet (upstream) respectively of the turbine TW and the turbine T. By generalizing, in the case of n stages of supercharging (with n greater than or equal to three), n ducts can be provided partial transfer downstream of each of the compressors to drive upstream (inlet) of each of the turbines.
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