FR3107558A1 - THERMODYNAMIC SYSTEM INCLUDING TWO TURBOMACHINES EACH PRESENT A DRIVE SHAFT AND AN ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système (1) thermodynamique pour véhicule, notamment automobile, comportant un récupérateur (30), une première turbomachine (10) comprenant au moins un premier compresseur (11) et une première machine électrique (14) et une deuxième turbomachine (20) comprenant au moins une turbine (21) et une deuxième machine électrique (24), deux chambres de combustion (16, 26) et un refroidisseur intermédiaire (13), caractérisé en ce que ladite deuxième turbomachine (20) comporte une turbine supplémentaire (22) , ladite première turbomachine (10) comportant en outre un compresseur additionnel (12), un premier arbre de transmission (15) reliant ledit premier compresseur (11) et ladite première machine électrique (14) et ladite deuxième turbomachine (20) comportant en outre un deuxième arbre de transmission (25) reliant ladite turbine (21), ladite deuxième machine électrique (24) et ladite turbine supplémentaire (22). Fig. 1The invention relates to a thermodynamic system (1) for a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising a recuperator (30), a first turbomachine (10) comprising at least a first compressor (11) and a first electric machine (14) and a second (20) comprising at least one turbine (21) and a second electric machine (24), two combustion chambers (16, 26) and an intercooler (13), characterized in that said second turbomachine (20) comprises a turbine additional (22), said first turbomachine (10) further comprising an additional compressor (12), a first transmission shaft (15) connecting said first compressor (11) and said first electric machine (14) and said second turbomachine (20 ) further comprising a second transmission shaft (25) connecting said turbine (21), said second electric machine (24) and said additional turbine (22). Fig. 1
Description
L’invention se rapporte à un système thermodynamique mettant en œuvre plusieurs turbomachines. Ce système est notamment destiné aux véhicules hybrides.The invention relates to a thermodynamic system implementing several turbomachines. This system is intended in particular for hybrid vehicles.
Afin de réduire les émissions polluantes provenant des véhicules à moteur, il est connu de l’art antérieur d’incorporer une turbine à gaz dans les systèmes de propulsion des véhicules hybrides. Pour se mouvoir, les véhicules hybrides utilisent soit l’énergie provenant d’un moteur thermique, ce dernier étant alimenté par un carburant, tel que le gasoil, l’essence, l’éthanol, le méthanol ou le gaz naturel, soit l’énergie électrique. L’énergie électrique peut être directement produite par un système de production d’électricité intégré au véhicule ou provenir de la batterie intégrée au véhicule. Certains véhicules hybrides sont également rechargeables. Les turbogénérateurs, par exemple composés d’une turbine à gaz et d’une génératrice d’électricité, ont ainsi pour rôle de produire cette énergie électrique et permettent de diminuer les émissions de dioxyde de carbone et d’autres polluants atmosphériques tels que les oxydes d’azote. Le cycle de Brayton est un cycle thermodynamique mettant en œuvre une turbine à gaz. Il présente des performances remarquables en termes de réduction de rejets polluants. Par exemple, il est connu de l’état de la technique un système de turbine à gaz mettant en œuvre un tel cycle, décrit dans la demande de brevet WO2011/152049, comprenant une unité de turbine à gaz comportant un premier compresseur pour comprimer un fluide de travail, une chambre de combustion dans laquelle un combustible est injecté dans le fluide de travail provenant du premier compresseur et brûlé, une première turbine d’expansion dilatant les gaz de combustion générés dans la chambre de combustion, la première turbine d’expansion étant reliée au premier compresseur par un premier arbre et un réservoir à combustible contenant le combustible pour alimenter la chambre de combustion. Le système de turbine à gaz comprend en outre un circuit de circulation de combustible permettant au combustible contenu dans le réservoir à combustible de circuler à travers celui-ci. Le fluide de travail, dont la pression a été augmentée au moyen du premier compresseur, est extrait de l’unité de turbine à gaz. Le système de turbine à gaz comprend également un générateur de fluide de refroidissement comprenant une unité de refroidissement apte à refroidir le fluide de travail extrait de l’unité de turbine à gaz au moyen du combustible lors de sa circulation dans le circuit de circulation de combustible et une seconde turbine d’expansion assurant l’expansion du fluide de travail sortant de l’unité de refroidissement.In order to reduce polluting emissions from motor vehicles, it is known from the prior art to incorporate a gas turbine in the propulsion systems of hybrid vehicles. To move, hybrid vehicles use either energy from a combustion engine, the latter being powered by a fuel, such as diesel, gasoline, ethanol, methanol or natural gas, or electric energy. The electrical energy can be produced directly by an electricity generation system integrated into the vehicle or come from the battery integrated into the vehicle. Some hybrid vehicles are also rechargeable. Turbogenerators, for example composed of a gas turbine and an electricity generator, thus have the role of producing this electrical energy and make it possible to reduce emissions of carbon dioxide and other atmospheric pollutants such as oxides nitrogen. The Brayton cycle is a thermodynamic cycle implementing a gas turbine. It offers remarkable performance in terms of reducing polluting emissions. For example, it is known from the state of the art a gas turbine system implementing such a cycle, described in patent application WO2011/152049, comprising a gas turbine unit comprising a first compressor for compressing a working fluid, a combustion chamber in which fuel is injected into the working fluid from the first compressor and burned, a first expansion turbine expanding the combustion gases generated in the combustion chamber, the first expansion turbine being connected to the first compressor by a first shaft and a fuel tank containing the fuel to supply the combustion chamber. The gas turbine system further includes a fuel circulation circuit allowing fuel contained in the fuel tank to circulate therethrough. The working fluid, the pressure of which has been increased by means of the first compressor, is extracted from the gas turbine unit. The gas turbine system also includes a coolant generator comprising a cooling unit adapted to cool the working fluid extracted from the gas turbine unit by means of the fuel during its circulation in the fuel circulation circuit and a second expansion turbine expanding the working fluid exiting the cooling unit.
Il est également connu de l’art antérieur la demande de brevet WO2010/132439 divulguant la combinaison des principes d’un moteur à turbine à gaz et d’un système de transmission électrique. Cette demande de brevet divulgue plus précisément un procédé et un appareil permettant d’utiliser des éléments métalliques et céramiques afin de stocker de l’énergie thermique provenant d’un système de freinage par récupération. L’énergie électrique regénérée est utilisée pour fournir un stockage d’énergie supplémentaire par rapport aux procédés de stockage électrique conventionnels adaptés aux moteurs à turbine à gaz. Cette demande de brevet concerne l’obtention d’un frein moteur pour un moteur à turbine à gaz ainsi que la réduction de la consommation de carburant.It is also known from the prior art the patent application WO2010/132439 disclosing the combination of the principles of a gas turbine engine and an electric transmission system. This patent application more specifically discloses a method and apparatus for using metallic and ceramic elements to store thermal energy from a regenerative braking system. The regenerated electrical energy is used to provide additional energy storage compared to conventional electrical storage processes suitable for gas turbine engines. This patent application concerns the obtaining of an engine brake for a gas turbine engine as well as the reduction of fuel consumption.
Les dispositifs et les procédés de l’art antérieur proposent de stocker l’énergie électrique produite en excès dans des batteries, des éléments métalliques ou des éléments céramiques. L’inconvénient principal de ces solutions est d’augmenter la masse embarquée par les véhicules et, par conséquent, d’augmenter leur consommation énergétique. En outre, les batteries, les éléments métalliques et céramiques occupent un volume non négligeable dans les véhicules où ces solutions sont mises en œuvre.The devices and methods of the prior art propose storing the electrical energy produced in excess in batteries, metal elements or ceramic elements. The main drawback of these solutions is to increase the mass carried by the vehicles and, consequently, to increase their energy consumption. In addition, batteries, metal and ceramic elements occupy a significant volume in vehicles where these solutions are implemented.
Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un système thermodynamique pour véhicule présentant un haut rendement énergétique tout en occupant un moindre volume comparé aux systèmes de l’art antérieur.The object of the invention is therefore to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a thermodynamic system for a vehicle having a high energy efficiency while occupying a smaller volume compared to the systems of the prior art.
Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un système thermodynamique pour véhicule, notamment automobile, comportant une première turbomachine comprenant au moins un compresseur et une première machine électrique et une deuxième turbomachine comprenant au moins une turbine et une deuxième machine électrique, caractérisé en ce que ladite deuxième turbomachine comporte une première turbine additionnelle ou un premier compresseur additionnel, ladite première turbomachine comportant en outre un premier arbre de transmission reliant ledit au moins compresseur et ladite première machine électrique et ladite deuxième turbomachine comportant en outre un deuxième arbre de transmission reliant ladite turbine, ladite deuxième machine électrique et ladite première turbine additionnelle ou ledit premier compresseur additionnel.To do this, the invention thus relates, in its broadest sense, to a thermodynamic system for a vehicle, in particular an automobile, comprising a first turbomachine comprising at least one compressor and a first electric machine and a second turbomachine comprising at least one turbine and a second electric machine, characterized in that said second turbine engine comprises a first additional turbine or a first additional compressor, said first turbine engine further comprising a first transmission shaft connecting said at least one compressor and said first electric machine and said second turbine engine further comprising a second transmission shaft connecting said turbine, said second electrical machine and said first additional turbine or said first additional compressor.
Grâce au système thermodynamique selon l’invention, le système occupe un volume moins important que les systèmes de l’art antérieur.Thanks to the thermodynamic system according to the invention, the system occupies a smaller volume than the systems of the prior art.
De préférence, ladite première turbomachine et ladite deuxième machine turbomachine sont reliées via au moins une chambre de combustion.Preferably, said first turbomachine and said second turbomachine machine are connected via at least one combustion chamber.
Avantageusement, ladite première turbomachine comporte en outre un deuxième compresseur additionnel relié audit premier arbre de transmission, ladite deuxième turbomachine comportant ladite première turbine additionnelle et ledit système comportant une première chambre de combustion disposée entre ledit deuxième compresseur additionnel et ladite turbine et une deuxième chambre de combustion disposée entre ladite turbine et ladite première turbine additionnelle.Advantageously, said first turbomachine further comprises a second additional compressor connected to said first transmission shaft, said second turbomachine comprising said first additional turbine and said system comprising a first combustion chamber disposed between said second additional compressor and said turbine and a second combustion chamber. combustion disposed between said turbine and said first additional turbine.
Avantageusement, ladite première turbomachine comporte en outre une deuxième turbine additionnelle reliée audit premier arbre de transmission, ladite deuxième turbomachine comportant ledit premier compresseur additionnel et ledit système comportant une première chambre de combustion disposée entre ledit premier compresseur additionnel et ladite deuxième turbine additionnelle et une deuxième chambre de combustion disposée entre ladite deuxième turbine additionnelle et ladite turbine.Advantageously, said first turbomachine further comprises a second additional turbine connected to said first transmission shaft, said second turbomachine comprising said first additional compressor and said system comprising a first combustion chamber disposed between said first additional compressor and said second additional turbine and a second combustion chamber disposed between said second additional turbine and said turbine.
De préférence, ledit système comporte un refroidisseur intermédiaire disposé entre ledit compresseur et ledit deuxième compresseur additionnel.Preferably, said system includes an intercooler disposed between said compressor and said second additional compressor.
De préférence, ledit système comporte un refroidisseur intermédiaire disposé entre ledit compresseur et ledit premier compresseur additionnel.Preferably, said system includes an intercooler disposed between said compressor and said first additional compressor.
Avantageusement, ledit système comporte un récupérateur commun à ladite première turbomachine et à ladite deuxième turbomachine.Advantageously, said system comprises a recuperator common to said first turbomachine and to said second turbomachine.
Avantageusement, ledit système comporte un récupérateur commun à ladite première turbomachine et à ladite deuxième turbomachine.Advantageously, said system comprises a recuperator common to said first turbomachine and to said second turbomachine.
Avantageusement, lesdites première et deuxième machines électriques sont aptes à produire de l’énergie électrique ou de l’énergie mécanique.Advantageously, said first and second electrical machines are capable of producing electrical energy or mechanical energy.
Avantageusement, ladite turbine et ladite première turbine additionnelle ont une température de fonctionnement égale ou supérieure à 950°C.Advantageously, said turbine and said first additional turbine have an operating temperature equal to or greater than 950°C.
L’invention concerne également un véhicule, notamment automobile, remarquable en ce qu’il comporte ledit système décrit précédemment.The invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, remarkable in that it includes said system described above.
On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, plusieurs formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles:Several embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended figures in which:
En référence à la figure 1, il est représenté schématiquement un système thermodynamique 1. Le système 1 comporte une première turbomachine 10 comprenant un premier compresseur 11, une première machine électrique 14, qui est un moteur électrique, et un deuxième compresseur additionnel 12, reliés ensemble par un premier arbre de transmission 15. Dans un mode de réalisation particulier, un refroidisseur intermédiaire 13 est relié à la sortie du compresseur 11 et à l’entrée du deuxième compresseur additionnel 12. Le refroidisseur intermédiaire 13 est aussi appelé échangeur de chaleur, il permet avantageusement d’évacuer la chaleur du fluide de travail vers l’extérieur et abaisse ainsi la température dudit fluide de travail. Le système 1 comporte en outre une deuxième turbomachine 20 comprenant une turbine 21, une deuxième machine électrique 24, qui est une génératrice d’électricité, et une première turbine additionnelle 22 reliés ensemble au moyen d’un deuxième arbre de transmission 25. Avantageusement, ce deuxième arbre de transmission 25 permet d’obtenir un système 1 moins volumineux. Un autre avantage est de séparer la première turbomachine 10 et la deuxième turbomachine 20 permettant ainsi une meilleure adaptation aux variations de puissance demandées par le conducteur du véhicule. Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, les premier et deuxième arbres de transmission 15, 25 sont disposés parallèlement l’un par rapport à l’autre, afin de diminuer le volume occupé par le système 1Referring to Figure 1, there is shown schematically a thermodynamic system 1. The system 1 comprises a first turbomachine 10 comprising a first compressor 11, a first electric machine 14, which is an electric motor, and a second additional compressor 12, connected together by a first transmission shaft 15. In a particular embodiment, an intercooler 13 is connected to the outlet of the compressor 11 and to the inlet of the second additional compressor 12. The intercooler 13 is also called a heat exchanger, it advantageously makes it possible to evacuate the heat from the working fluid to the outside and thus lowers the temperature of said working fluid. The system 1 further comprises a second turbine engine 20 comprising a turbine 21, a second electric machine 24, which is an electricity generator, and a first additional turbine 22 connected together by means of a second transmission shaft 25. Advantageously, this second transmission shaft 25 makes it possible to obtain a less bulky system 1. Another advantage is to separate the first turbomachine 10 and the second turbomachine 20 thus allowing better adaptation to the power variations requested by the driver of the vehicle. In a particular embodiment of the invention, the first and second transmission shafts 15, 25 are arranged parallel to each other, in order to reduce the volume occupied by the system 1
Avantageusement une première chambre de combustion 16 est disposée entre le deuxième compresseur additionnel 12 et la turbine 21, ce qui permet d’augmenter la température du fluide de travail. Avantageusement, une deuxième chambre de combustion 26 relie la turbine 21 et la première turbine additionnelle 22, ce qui permet une nouvelle fois d’augmenter la température du fluide de travail.Advantageously, a first combustion chamber 16 is arranged between the second additional compressor 12 and the turbine 21, which makes it possible to increase the temperature of the working fluid. Advantageously, a second combustion chamber 26 connects the turbine 21 and the first additional turbine 22, which once again makes it possible to increase the temperature of the working fluid.
Avantageusement le système 1 comprend également un récupérateur 30 disposé entre le deuxième compresseur additionnel 12 et la turbine 21. Le récupérateur 30 est également relié à la première turbine additionnelle 22, un premier flux dudit fluide de travail traverse ainsi le récupérateur 30 provenant du deuxième compresseur additionnel 12 et circule vers la turbine 21 et un deuxième flux du fluide de travail traverse le récupérateur 30 provenant de la première turbine additionnelle 22. La température du fluide de travail provenant de la première turbine additionnelle 22 étant plus importante que la température du fluide de travail provenant du deuxième compresseur additionnel 12, le récupérateur 30 permet d’augmenter la température du fluide de travail avant le passage du fluide de travail dans la turbine 21.Advantageously, the system 1 also comprises a recuperator 30 placed between the second additional compressor 12 and the turbine 21. The recuperator 30 is also connected to the first additional turbine 22, a first flow of said working fluid thus passes through the recuperator 30 coming from the second compressor additional 12 and circulates towards the turbine 21 and a second flow of working fluid passes through the recuperator 30 coming from the first additional turbine 22. The temperature of the working fluid coming from the first additional turbine 22 being higher than the temperature of the work coming from the second additional compressor 12, the recuperator 30 makes it possible to increase the temperature of the working fluid before the passage of the working fluid into the turbine 21.
Le fluide de travail transite tout d’abord par le premier compresseur 11 qui le compresse, permettant ainsi d’augmenter la pression du fluide de travail puis le fluide de travail est refroidi par le refroidisseur intermédiaire 13 puis le fluide de travail transite par le deuxième compresseur additionnel 12, permettant d’augmenter encore la pression du fluide de travail. Le récupérateur 30 permet d’améliorer le rendement dudit système 1 en réchauffant le fluide de travail sortant du premier compresseur 11 et du deuxième compresseur additionnel 12 grâce au fluide de travail provenant de la première turbine additionnelle 22 qui est à une température plus élevée. Dans un mode de réalisation particulier, la température du fluide de travail est une nouvelle fois augmentée lors de sa traversée dans la chambre de combustion 16. Ensuite le fluide de travail se déplace vers la deuxième turbomachine 20. Le fluide de travail traverse la turbine 21 et subit une première détente. La température du fluide de travail est de nouveau augmentée par la seconde chambre de combustion 26. Ensuite le fluide de travail traverse la première turbine additionnelle 22 et subit une détente, qui est une détente complète, c’est à dire jusqu’à atteindre la pression atmosphérique. La première détente et la deuxième détente permettent à la turbine 21 et à la première turbine additionnelle 22 de se mettre en action et de permettre la production d’électricité avec la génératrice d’électricité 24.The working fluid first passes through the first compressor 11 which compresses it, thus making it possible to increase the pressure of the working fluid then the working fluid is cooled by the intercooler 13 then the working fluid passes through the second additional compressor 12, making it possible to further increase the pressure of the working fluid. The recuperator 30 makes it possible to improve the efficiency of said system 1 by heating the working fluid leaving the first compressor 11 and the second additional compressor 12 thanks to the working fluid coming from the first additional turbine 22 which is at a higher temperature. In a particular embodiment, the temperature of the working fluid is once again increased during its passage through the combustion chamber 16. Then the working fluid moves towards the second turbomachine 20. The working fluid passes through the turbine 21 and undergoes a first relaxation. The temperature of the working fluid is again increased by the second combustion chamber 26. Then the working fluid passes through the first additional turbine 22 and undergoes an expansion, which is a complete expansion, that is to say until reaching the atmospheric pressure. The first expansion and the second expansion allow the turbine 21 and the first additional turbine 22 to come into action and allow the production of electricity with the electricity generator 24.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la machine électrique 14 est un moteur électrique permettant de faire tourner le premier compresseur 11 et le deuxième compresseur additionnel 12. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, la machine électrique 24 est une génératrice d’électricité, récupérant le travail fourni par la turbine 21 et la première turbine additionnelle 22. L’utilisation de la machine électrique 14 et de la machine électrique 24 avec les premier et deuxième arbres de transmission 15, 25 distincts permet d’ajuster le régime de rotation des compresseurs indépendamment du régime de rotation des turbines.In a particular embodiment of the invention, the electric machine 14 is an electric motor making it possible to rotate the first compressor 11 and the second additional compressor 12. In another embodiment of the invention, the electric machine 24 is an electricity generator, recovering the work provided by the turbine 21 and the first additional turbine 22. The use of the electric machine 14 and of the electric machine 24 with the first and second transmission shafts 15, 25 distinct makes it possible to adjust the rotation speed of the compressors independently of the rotation speed of the turbines.
Dans un autre mode de réalisation particulier de l’invention, le système 1 ne comporte pas de récupérateur 30.In another particular embodiment of the invention, the system 1 does not include a recuperator 30.
En référence à la figure 2, il est représenté de manière schématique un système thermodynamique 100. Le système 100 comporte une première turbomachine 110 comprenant un premier compresseur 111, une première machine électrique 114 et une deuxième turbine additionnelle 121, reliés ensemble par un premier arbre de transmission 115. Dans un mode de réalisation particulier, un refroidisseur intermédiaire 113 est relié à la sortie du premier compresseur 111 et à l’entrée d’un premier compresseur additionnel 112. Le refroidisseur intermédiaire 113 est aussi appelé échangeur de chaleur, il permet avantageusement d’évacuer la chaleur du fluide de travail vers l’extérieur et abaisse ainsi la température du fluide de travail. Le système 100 comporte en outre une deuxième turbomachine 120 comprenant le premier compresseur additionnel 112, une deuxième machine électrique 124 et une turbine 122 reliés ensemble au moyen d’un deuxième arbre de transmission 125. Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, les premier et deuxième arbres de transmission 115, 125 sont disposés parallèlement l’un par rapport à l’autre, afin de diminuer le volume occupé par le système 100.Referring to Figure 2, there is shown schematically a thermodynamic system 100. The system 100 comprises a first turbine engine 110 comprising a first compressor 111, a first electric machine 114 and a second additional turbine 121, connected together by a first shaft transmission 115. In a particular embodiment, an intercooler 113 is connected to the outlet of the first compressor 111 and to the inlet of a first additional compressor 112. The intercooler 113 is also called a heat exchanger, it allows advantageously to evacuate the heat of the working fluid to the outside and thus lowers the temperature of the working fluid. The system 100 further comprises a second turbomachine 120 comprising the first additional compressor 112, a second electric machine 124 and a turbine 122 connected together by means of a second transmission shaft 125. In a particular embodiment of the invention, the first and second transmission shafts 115, 125 are arranged parallel to each other, in order to reduce the volume occupied by the system 100.
Avantageusement une première chambre de combustion 116 est disposée entre le premier compresseur additionnel 112 et la deuxième turbine additionnelle 121, ce qui permet d’augmenter la température du fluide de travail. Avantageusement, une deuxième chambre de combustion 126 relie la deuxième turbine additionnelle 121 et la turbine 122, ce qui permet une nouvelle fois d’augmenter la température du fluide de travail.Advantageously, a first combustion chamber 116 is arranged between the first additional compressor 112 and the second additional turbine 121, which makes it possible to increase the temperature of the working fluid. Advantageously, a second combustion chamber 126 connects the second additional turbine 121 and the turbine 122, which once again makes it possible to increase the temperature of the working fluid.
Avantageusement le système 100 comprend également un récupérateur 130 disposé entre le premier compresseur additionnel 112 et ladite deuxième turbine additionnelle 121. Le récupérateur 130 est également relié à la turbine 122. Un premier flux dudit fluide de travail traverse ledit récupérateur 130 provenant dudit premier compresseur additionnel 112 et circule vers ladite deuxième turbine additionnelle 121 et un deuxième flux dudit fluide de travail traverse ledit récupérateur 130 provenant de ladite turbine 122. La température du fluide de travail provenant de la turbine 122 étant plus importante que la température du fluide de travail provenant du premier compresseur additionnel 112, le récupérateur 130 permet ainsi d’augmenter la température du fluide de travail avant le passage du fluide de travail dans la deuxième turbine additionnelle 121.Advantageously, system 100 also comprises a recuperator 130 disposed between first additional compressor 112 and said second additional turbine 121. Recuperator 130 is also connected to turbine 122. A first flow of said working fluid passes through said recuperator 130 coming from said first additional compressor 112 and circulates towards said second additional turbine 121 and a second flow of said working fluid passes through said recuperator 130 coming from said turbine 122. The temperature of the working fluid coming from the turbine 122 being higher than the temperature of the working fluid coming from the first additional compressor 112, the recuperator 130 thus makes it possible to increase the temperature of the working fluid before the passage of the working fluid into the second additional turbine 121.
Le fluide de travail transite tout d’abord par le premier compresseur 111 qui le compresse, permettant ainsi d’augmenter la pression du fluide de travail puis le fluide de travail est refroidi par le refroidisseur intermédiaire 113 puis le fluide de travail transite par le premier compresseur additionnel 112, permettant d’augmenter encore la pression du fluide de travail. Le récupérateur 130 permet d’améliorer le rendement du système 100 en réchauffant le fluide de travail sortant du premier compresseur 111 et du premier compresseur additionnel 112 grâce au fluide de travail provenant de ladite turbine 122 qui est à une température plus élevée. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, la température du fluide de travail est une nouvelle fois augmentée lors de sa traversée dans la chambre de combustion 116. Ensuite le fluide de travail traverse la deuxième turbine additionnelle 121 et subit une première détente. Ensuite le fluide de travail traverse la turbine 122 et subit une détente, qui est une détente complète, c’est à dire jusqu’à atteindre la pression atmosphérique. La première détente et la deuxième détente permettent respectivement à la deuxième turbine additionnelle 121 et la turbine 122 de se mettre en action.The working fluid first passes through the first compressor 111 which compresses it, thus making it possible to increase the pressure of the working fluid then the working fluid is cooled by the intercooler 113 then the working fluid passes through the first additional compressor 112, making it possible to further increase the pressure of the working fluid. The recuperator 130 makes it possible to improve the efficiency of the system 100 by heating the working fluid leaving the first compressor 111 and the first additional compressor 112 thanks to the working fluid coming from said turbine 122 which is at a higher temperature. In a preferred embodiment of the invention, the temperature of the working fluid is once again increased during its passage through the combustion chamber 116. Then the working fluid passes through the second additional turbine 121 and undergoes a first expansion. Then the working fluid passes through the turbine 122 and undergoes expansion, which is complete expansion, i.e. until it reaches atmospheric pressure. The first expansion and the second expansion respectively allow the second additional turbine 121 and the turbine 122 to come into action.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la première machine électrique 114 fonctionne selon un premier mode, et produit de l’énergie mécanique, en tant que moteur électrique, permettant ainsi de faire tourner le premier compresseur 111. Dans un autre mode particulier de réalisation de l’invention, la première machine électrique 114 fonctionne selon un deuxième mode, et produit de l’énergie électrique, en tant que génératrice d’électricité, en récupérant le travail fourni par la deuxième turbine additionnelle 121. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, la première machine électrique 114 est apte à fonctionner soit en tant que moteur électrique soit en tant que génératrice d’électricité, ce mode de réalisation permettant un gain de volume et de masse avec une première machine électrique 114 apte à fonctionner selon deux modes de fonctionnement. Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la deuxième machine électrique 124 fonctionne selon un premier mode, et produit de l’énergie mécanique, en tant que moteur électrique permettant de faire tourner le premier compresseur additionnel 112. Dans un autre mode de réalisation particulier de l’invention, la deuxième machine électrique 124 fonctionne selon un deuxième mode, et produit de l’énergie électrique, en tant que génératrice d’électricité, récupérant le travail fourni par la turbine 122. Dans un autre mode de réalisation particulier de l’invention, la deuxième machine électrique 124 est apte à fonctionner soit en tant que moteur électrique soit en tant que génératrice d’électricité, ce mode de réalisation permettant un gain de volume et de masse en cumulant les modes de fonctionnement pour la deuxième machine électrique 124.In a particular embodiment of the invention, the first electric machine 114 operates according to a first mode, and produces mechanical energy, as an electric motor, thus making it possible to rotate the first compressor 111. In another mode particular embodiment of the invention, the first electrical machine 114 operates according to a second mode, and produces electrical energy, as an electricity generator, by recovering the work provided by the second additional turbine 121. In another embodiment of the invention, the first electric machine 114 is capable of operating either as an electric motor or as an electricity generator, this embodiment allowing a gain in volume and mass with a first electric machine 114 capable of operating in two operating modes. In a particular embodiment of the invention, the second electric machine 124 operates according to a first mode, and produces mechanical energy, as an electric motor making it possible to rotate the first additional compressor 112. In another mode of particular embodiment of the invention, the second electric machine 124 operates according to a second mode, and produces electrical energy, as an electricity generator, recovering the work provided by the turbine 122. In another particular embodiment of the invention, the second electric machine 124 is capable of operating either as an electric motor or as an electricity generator, this embodiment allowing a gain in volume and mass by combining the operating modes for the second electric machine 124.
Dans encore un autre mode de réalisation particulier, le système 100 ne comporte pas de récupérateur 130.In yet another particular embodiment, the system 100 does not include a recuperator 130.
Dans un mode de réalisation particulier, les diverses turbines 21, 121, 22, 122 , sont de conception axiale, ainsi la direction de l’écoulement du fluide de travail est principalement orientée suivant l’axe de rotation de la turbine.In a particular embodiment, the various turbines 21, 121, 22, 122 are of axial design, so the direction of flow of the working fluid is mainly oriented along the axis of rotation of the turbine.
Dans un autre mode de réalisation particulier, les diverses turbines 21, 121, 22, 122 sont de conception radiale, ainsi la direction de l’écoulement du fluide de travail suit des trajectoires dans des plans perpendiculaires à l’axe de rotation.In another particular embodiment, the various impellers 21, 121, 22, 122 are of radial design, so the direction of flow of the working fluid follows paths in planes perpendicular to the axis of rotation.
Dans un mode de réalisation préféré, les diverses turbines 21, 121, 22, 122 sont des turbines à gaz.In a preferred embodiment, the various turbines 21, 121, 22, 122 are gas turbines.
Dans un autre mode de réalisation préféré, les diverses turbines 21, 121, 22, 122 ont une température de fonctionnement égale ou supérieure à 950°C.In another preferred embodiment, the various turbines 21, 121, 22, 122 have an operating temperature equal to or greater than 950°C.
La présente invention peut être mise en œuvre dans des véhicules hybrides comportant un moteur thermique de type essence ou diesel.
The present invention can be implemented in hybrid vehicles comprising a heat engine of gasoline or diesel type.
Claims (10)
Vehicle, in particular automobile, characterized in that it comprises the said system (1, 100) according to any one of the preceding claims.
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