WO2008071501A1 - Turbocompresseur avec filtre cyclone integre et procede de filtration a cyclone dans un carter compresseur de turbomachine - Google Patents

Turbocompresseur avec filtre cyclone integre et procede de filtration a cyclone dans un carter compresseur de turbomachine Download PDF

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WO2008071501A1
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compressor
particles
par
peripheral channel
compressor housing
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Thierry Grando
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Renault S.A.S
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/022—Air cleaners acting by gravity, by centrifugal, or by other inertial forces, e.g. with moistened walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
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    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners

Definitions

  • the present invention relates to the field of supercharged internal combustion engines, especially motor vehicles, and proposes in particular a turbocharger with integrated cyclone filter and a cyclone filtration process in a turbomachine compressor casing.
  • turbocharger is a system that recovers a portion of the energy of the exhaust gas of an internal combustion engine in order to compress the air supplying the engine, thus improving its efficiency.
  • the flow of exhaust gas drives a turbine for rotating a wheel compressing feed gas.
  • Pollution of the intake air on internal combustion engines can lead to fouling of the intake ducts (air cooler, valves, various actuators and sensors positioned on the circuit), or even the chamber of combustion. combustion.
  • the risk of abnormal combustion can be promoted, and even triggered, to the detriment of the mechanical strength of the engine.
  • DE 103 36 206 discloses a particle separation system provided for the supercharging flow and comprising, upstream of the compressor and downstream of the supercharging gas cooler, a cyclone for extracting the particles.
  • a disadvantage of this system is the size to integrate each of the cyclones in the intake line of the internal combustion engine.
  • the present invention aims to overcome one or more disadvantages of the prior art by providing a method for better extract impurities (oil ..) can be found in a gas flow to the engine.
  • a cyclone filtration process for providing a supercharging gas flow for an internal combustion engine, free of undesirable particles, comprising a step of admitting the gas flow into a compressor housing of a turbomachine driving a flow of compressed gas towards the engine, characterized in that it comprises:
  • the method according to the invention uses an element already present in the intake line, and which already centrifuge the charge gas (ambient air).
  • the method comprises a step of guiding the particles by the peripheral channel for conveying said particles to a low outlet of the compressor housing, the flow of gas relieved of said particles being discharged to an upper outlet of the compressor housing.
  • the particles also descend by gravity to the low output of the compressor housing, which allows to extract these particles outside the turbo compressor, even when stopping the engine.
  • the guidance of the particles towards the bottom outlet is carried out along a descending circular path delimited externally by a wall of the compressor housing and internally by a perforated partition.
  • the cyclone filter integrated in the compressor housing makes it possible to perfectly confine the particles in the peripheral extraction channel.
  • the step of admitting the gas flow into the compressor housing is carried out in a so-called axial direction parallel to an axis of rotation for rotating the compressor wheel, the compressed gas flow and the outgoing particles.
  • compressor housing by respective separate outlets which are each orthogonal to the axis of rotation.
  • the particle recovery step could comprise a filtration step by a particulate filter, and a step of conveying the gases flowing in the recovery circuit to the exhaust system of the engine, downstream of Turbocharger turbine.
  • the residual air flow can be recovered at the outlet of the turbine of the turbocharger.
  • the recovery circuit can be parallel to a pressure relief valve.
  • the particulate filter can be sized to be changed only after several years of use of the motor vehicle.
  • a further object of the present invention is to provide a relatively simple design system for better extracting impurities (oil ..) that can end up in a gas flow supplying the engine.
  • the invention relates to a turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, characterized in that it comprises a cyclone filter integrated in the compressor housing and an outlet, separate from the outlet for the gas flow. compressed, to convey unwanted particles to a dirt recovery circuit.
  • the turbocharger comprises a perforated partition separating a central volume of the compressor housing from a peripheral channel integrated in the compressor housing.
  • the turbocharger comprises a low output of the compressor housing for conveying unwanted particles to the impurity recovery circuit and an upper outlet of the compressor casing for discharging a gas flow relieved of said particles.
  • the turbocharger comprises concentrically around a compressor wheel:
  • the peripheral channel is placed opposite the first wall of the compressor housing.
  • said respective outlets are located in horns of the same orientation of the compressor housing, each of these horns being orthogonal to the axis of rotation of a compressor wheel.
  • the turbocharger comprises a perforated partition defining with an outer wall of the compressor housing a peripheral channel and means associated with the perforated partition to control access to the peripheral channel through the perforated partition.
  • FIG. 1 and 2 show respectively an axial sectional view and a cross-sectional view of a compressor housing of a turbocharger according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an example of implementation of a turbocharger according to the invention.
  • the air containing the impurities enters the compressor housing (1), in the form of a gas flow (F) loaded with impurities.
  • the admission of the gas flow into the compressor housing (1) is performed in a so-called axial direction parallel to an axis of rotation (A) for rotating the wheel (1 1) of the compressor (10).
  • the rotation of the wheel (1 1) takes place in a central volume (V) of the compressor housing (1).
  • the gas thus enters axially into the wheel (1 1) of the compressor (10) and is rotated about the axis (A).
  • the turbocharger (10, 20) may have a horizontal axis (A).
  • the cyclone filtration process is carried out in the turbomachine compressor casing (1) and comprises centrifugation of the unwanted particles (par) entrained in the admitted gas flow.
  • This centrifugation results from the rotation of the compressor wheel (1 1) (10) of the compressor housing (1).
  • the particles (par) entrained by the wheel (1 1) of the compressor (10) are transferred to a peripheral channel (13), internal to the compressor housing (1).
  • This channel (13) communicates with a central volume (V) of the compressor casing (1) where the particles (par) of the flow (F) are brought in a first step.
  • V central volume
  • the particles (par) of the flow (F) are brought in a first step.
  • the particles (par) enter the peripheral channel (13).
  • the turbocharger (10, 20) comprises a perforated partition (12) separating the central volume (V) from the compressor casing (1), corresponding to the compressor wheel (1 1), the peripheral channel (13).
  • This perforated partition (12) passes the particles (by) centrifuged and a residual flow of gas.
  • the particles (par) fed in a radial direction into the channel are then guided by the peripheral channel (13) to be routed to a low outlet (S2) of the compressor housing (1). .
  • the gas flow relieved of said particles (par) and compressed, is discharged to an upper outlet (S1) of the compressor housing (1).
  • the particles (par) are removed from the peripheral channel (13) by the specific outlet (S2) of the compressor casing (1) and recovered in a circuit (14) for collecting impurities connected to the channel peripheral (13).
  • the perforated partition (12) extends for example between the outlet (S2) intended for impurities and the outlet (S1) intended for the flow of compressed gas (F '), forming a semi-cylinder.
  • the perforated partition (12) and the wall (P2) of the compressor housing (1) defining the peripheral channel can form concentric semi-cylinders.
  • Another wall (P1) of the compressor housing (1) forms a semi-cylinder vis-à-vis the perforated partition (12).
  • the compressor housing (1) is delimited externally by the two walls (P1, P2) and may comprise two horns separating these walls (P1, P2).
  • the respective outlets (S1, S2) of the compressor housing (1) are located in the horns, which for example have the same orientation. Each of these horns is orthogonal to the axis of rotation (A) of the wheel (1 1) of the compressor (10) in the embodiment of Figure 2.
  • the peripheral channel (13) is placed opposite the a first wall (P1) of the compressor housing (1). This first wall (P1) is extended at the horn for discharging the particles (par) through the perforated partition (12) as shown in Figure 2.
  • the second wall (P2) of the compressor housing (1) complete the first wall (P1) and then delimits with the perforated partition (12) the peripheral channel (13).
  • the internal combustion engine (M) is supplied downstream by an intake manifold (4) of the engine.
  • An exhaust manifold (5) is used to evacuate the gases leaving the engine (M).
  • a flue gas recirculation duct (30) can be provided for re-injecting them into the intake manifold (4).
  • a charge air cooler (RAS) can be used to cool upstream of the intake manifold (4) a mixture of burnt gas and air from the supercharger.
  • the turbocharger (10, 20) comprises, as known per se, a first chamber through which the exhaust gas passes and a second chamber (V) through which the air supplying the engine (M) passes. In each room is arranged a wheel.
  • the compressor wheel (11) is rotatably coupled to the turbine wheel so that the air introduced into the engine (M) is compressed under the action of the compressor wheel (11) driven by the turbine wheel. which is driven by the flow of exhaust gases.
  • the turbocharger (10, 20) may be provided with a "Wastegate" pressure relief valve (wg) for defining the pressure of the air to be injected (supercharging safety valve).
  • the impurity recovery circuit (14) may comprise a pipe connecting the outlet (S) of the compressor housing (1) to a unit (6) for treating the residual flow loaded with particles (by).
  • a particulate filter (60) filters the particles (by) conveyed to the unit (6) via the conduit.
  • the cyclone filter integrated in the compressor housing (1) constitutes a pre-filter before the particulate filter (60) provided in the treatment unit (6).
  • the residual gas stream filtered through the unit (6) can be routed to an outlet of a turbine (20) of the turbocharger (10, 20).
  • the turbocharger comprises control means associated with the perforated partition (12) to control access to the peripheral channel (13) through the perforated partition (12). This allows to have a variable passage section and controlled through the perforated partition. By controlling a greater or lesser opening of the access entrances to the peripheral channel (13), it is permitted to associate the notions of "cleaning the air” and “optimizing the performance” of the engine (M).
  • the control means can advantageously be used to provide a reserve of engine torque.
  • a gate or any shutter masking the perforated partition (12) may for example be movable between a position to maximize access to the peripheral channel (13) and a closed position. This latter position is actuated when there is a need for additional engine torque (this constitutes a reserve of engine torque).
  • the closure of the circuit (14) predispose indeed to a rise in torque faster (via increased manifold pressure).
  • control means is the foot lift (closing of the throttle valve): a routing of the gas to the output (S2) low in this case to avoid sending to the engine (M ) compressed gases during the fall in turbo mode.
  • the pop-off valve (15) discharge valve placed between the inlet and the outlet of the compressor (10)) currently used on the vehicle and generally integrated in the compressor housing (1) could even be replaced.
  • the control means may comprise a shutter opening at most the perforated partition (12), and thus promote the flow of pressurized air from the chamber (V) to the outlet (S2) for particles (by) , instead of the usual exit (S1).
  • One of the advantages of the invention is to provide a filtration system on the standard motors, integrated just before the power supply of the motor, into an element already present in the engine compartment.
  • (10, 20) should simply contain a peripheral channel (13) connected to a specific output (S2) to evacuate the particles (par).

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Abstract

Le turbocompresseur comporte un filtre cyclone intégré dans le carter du compresseur et une sortie (S2), distincte de la sortie (S1) destinée au flux de gaz comprimé (F'), pour acheminer des particules (par) indésirables vers un circuit (14) de récupération d'impuretés. Une cloison perforée (12) sépare un volume central (V) d'un canal périphérique (13) intégré dans le carter compresseur et servant à l'extraction des particules (par). Ce canal périphérique (13) peut avantageusement être placé à l'opposé d'une première paroi (P1) du carter compresseur (1) orientée du côté des sorties respectives (S1, S2) du carter compresseur (1). Pour éviter d'acheminer des particules indésirables (huile) vers le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, le procédé prévoit donc de se servir du compresseur centrifuge d'une turbomachine plutôt que de rajouter un ou plusieurs cyclones, ce qui pose des problèmes d'intégration.

Description

Turbocompresseur avec filtre cyclone intégré et procédé de filtration à cyclone dans un carter compresseur de turbomachine
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne suralimentés, notamment de véhicules automobiles, et propose en particulier un turbocompresseur avec filtre cyclone intégré et un procédé de filtration à cyclone dans un carter compresseur de turbomachine.
De nos jours, de nombreux véhicules automobiles à moteur thermique comportent, en sortie du moteur, un turbocompresseur. De façon connue, le turbocompresseur est un système qui récupère une partie de l'énergie des gaz d'échappement d'un moteur à explosion afin de comprimer l'air alimentant le moteur, améliorant ainsi son rendement. L'écoulement des gaz d'échappement permet d'entraîner une turbine servant à faire tourner une roue comprimant du gaz d'alimentation.
La pollution de l'air d'admission sur les moteurs à combustion interne peut engendrer des problèmes d'encrassement des conduits d'admission (refroidisseur d'air, soupapes, différents actionneurs et capteurs positionnés sur le circuit), voire de la chambre de combustion. Dans le cas de pollution par présence d'huile, des risques de combustions anormales peuvent être favorisés, et même déclenchés, au détriment de la tenue mécanique du moteur.
Il est connu, par le document US 2004/0168415 (ou son équivalent EP 1 424 133), d'utiliser dans un système de ventilation du carter moteur un séparateur centrifuge pour séparer les impuretés indésirables (huile) entraînées dans un flux de gaz. La rotation de ce séparateur est actionnée axialement par l'intermédiaire d'un couplage entre deux arbres respectifs dont l'un est solidaire d'une turbine et l'autre est solidaire du séparateur. Afin d'entraîner la rotation du séparateur, la turbine est mise en rotation sous l'effet d'une différence de pression issue de la partie de compression d'un turbocompresseur extérieur. Ceci permet de faire tourner le séparateur centrifuge à une vitesse élevée et d'améliorer la qualité de la séparation des impuretés dans un flux de gaz traversant un système de ventilation du carter de moteur.
L'utilisation de plus en plus massive de la suralimentation sur les moteurs actuels et futurs amène un risque de pollution d'huile supplémentaire, par fuite au niveau du compresseur positionné dans la ligne d'admission : pour un compresseur mécanique, il existe un risque de fuite au niveau des pistons ; pour un compresseur de turbomachine, un risque de fuite apparaît au niveau des paliers.
Il est connu par le document DE 103 36 206 un système de séparation de particules prévu pour le flux de suralimentation et comprenant en amont du compresseur et en aval du refroidisseur de gaz de suralimentation un cyclone pour extraire les particules. Un inconvénient de ce système est l'encombrement pour intégrer chacun des cyclones dans la ligne d'admission du moteur à combustion interne.
Il existe donc un besoin pour une solution simple permettant de traiter de la manière la plus complète possible les problèmes d'encrassement en prenant en compte les risques de fuite dans la ligne d'admission. La présente invention a pour but de pallier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé permettant de mieux extraire les impuretés (huile..) pouvant se retrouver dans un flux de gaz alimentant le moteur.
Ce but est atteint par un procédé de filtration à cyclone pour fournir un flux de gaz de suralimentation, destiné à un moteur à combustion interne, exempt de particules indésirables, comprenant une étape d'admission du flux de gaz dans un carter compresseur d'une turbomachine refoulant un flux de gaz comprimé vers le moteur, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape de centrifugation des particules indésirables entraînées dans le flux de gaz admis, par une rotation d'une roue de compresseur dans un volume central du carter compresseur ; - une étape de transfert des particules entraînées par la roue du compresseur vers un canal périphérique formé sur au moins une partie de la périphérie du volume central du carter compresseur et communiquant avec ce volume central ; et - une étape de récupération des particules (par) dans un circuit (14) de récupération d'impuretés connecté au canal périphérique (13). Ainsi, il est très avantageusement permis de réaliser une extraction des impuretés par filtration en amont de conduits de suralimentation du moteur sans problème d'encombrement. Plutôt que de rajouter un ou plusieurs cyclones, ce qui pose des problèmes d'intégration (volume sous capot restreint, perte de charge aérodynamique), le procédé selon l'invention utilise un élément déjà présent dans la ligne d'admission, et qui déjà centrifuge le gaz de suralimentation (air ambiant).
Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de guidage des particules par le canal périphérique pour acheminer lesdites particules vers une sortie basse du carter compresseur, le flux de gaz délesté desdites particules étant refoulé vers une sortie haute du carter compresseur.
Ainsi, les particules descendent aussi par gravité vers la sortie basse du carter compresseur, ce qui permet d'extraire ces particules en dehors du turbo compresseur, même lors de l'arrêt du moteur.
Selon une autre particularité, le guidage des particules vers la sortie basse est réalisé suivant une trajectoire circulaire descendante, délimitée extérieurement par une paroi du carter compresseur et intérieurement par une cloison perforée.
Ainsi, le filtre cyclone intégré dans le carter compresseur permet de parfaitement confiner les particules dans le canal périphérique d'extraction.
Selon une autre particularité, l'étape d'admission du flux de gaz dans le carter compresseur est réalisée selon une direction dite axiale parallèle à un axe de rotation permettant de faire tourner la roue du compresseur, le flux de gaz comprimé et les particules sortant du carter compresseur par des sorties respectives distinctes qui sont chacune orthogonales à l'axe de rotation.
Selon une autre particularité, l'étape de récupération des particules pourrait comprendre une étape de filtration par un filtre à particules, et une étape d'acheminement des gaz circulant dans le circuit de récupération vers le circuit d'échappement du moteur, en aval de la turbine du turbocompresseur.
Ainsi, le débit d'air résiduel peut être récupéré en sortie de la turbine du turbocompresseur. Le circuit de récupération peut être parallèle à une soupape "Wastegate" de surpression. Le filtre à particules peut être dimensionné pour être changé seulement au bout de plusieurs années d'utilisation du véhicule automobile motorisé.
Un objet supplémentaire de la présente invention est de proposer un système relativement simple de conception permettant de mieux extraire les impuretés (huile..) pouvant se retrouver dans un flux de gaz alimentant le moteur.
A cet effet, l'invention concerne un turbocompresseur pour moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre cyclone intégré dans le carter du compresseur et une sortie, distincte de la sortie destinée au flux de gaz comprimé, pour acheminer des particules indésirables vers un circuit de récupération d'impuretés.
Ainsi, le système selon l'invention permet d'implanter un filtre cyclone sans problème d'encombrement. Selon une autre particularité, le turbocompresseur comprend une cloison perforée séparant un volume central du carter compresseur d'un canal périphérique intégré dans le carter compresseur.
Selon une autre particularité, le turbocompresseur comporte une sortie basse du carter compresseur pour acheminer les particules indésirables vers le circuit de récupération d'impuretés et une sortie haute du carter compresseur pour refouler un flux de gaz délesté desdites particules. Selon une autre particularité, le turbocompresseur comprend de façon concentrique autour d'une roue du compresseur :
- une cloison perforée dans le prolongement d'une première paroi du carter compresseur ; et - une deuxième paroi du carter compresseur délimitant avec la cloison perforée un canal périphérique connecté au circuit de récupération d'impuretés.
Selon une autre particularité, le canal périphérique est placé à l'opposé de la première paroi du carter compresseur. Selon une autre particularité, lesdites sorties respectives sont situées dans des cornes de même orientation du carter compresseur, chacune de ces cornes étant orthogonales à l'axe de rotation d'une roue du compresseur.
Selon une autre particularité, le turbocompresseur comprend une cloison perforée délimitant avec une paroi extérieure du carter compresseur un canal périphérique et des moyens associés à la cloison perforée pour contrôler l'accès au canal périphérique au travers de la cloison perforée.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 et 2 montrent respectivement une vue en coupe axiale et une vue en coupe transversale d'un carter compresseur d'un turbocompresseur selon l'invention ;
- la figure 3 illustre un exemple d'implantation d'un turbocompresseur selon l'invention.
En référence aux figures 1 et 3, il est prévu de se servir du compresseur (10) centrifuge d'une turbomachine, et d'y intégrer le filtre cyclone dans son carter (1 ). L'air contenant les impuretés (huile par exemple) entre dans le carter compresseur (1 ), sous la forme d'un flux de gaz (F) chargé en impuretés. L'admission du flux de gaz dans le carter compresseur (1 ) est réalisée selon une direction dite axiale parallèle à un axe de rotation (A) permettant de faire tourner la roue (1 1 ) du compresseur (10). La rotation de la roue (1 1 ) s'effectue dans un volume central (V) du carter compresseur (1 ). Le gaz rentre donc axialement dans la roue (1 1 ) du compresseur (10) et est mis en rotation autour de l'axe (A). Le turbocompresseur (10, 20) peut être doté d'un axe (A) horizontal.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de filtration à cyclone est réalisé dans le carter compresseur (1 ) de turbomachine et comprend une centrifugation des particules indésirables (par) entraînées dans le flux de gaz admis. Cette centrifugation résulte de la rotation de la roue (1 1 ) de compresseur (10) du carter compresseur (1 ). Les particules (par) entraînées par la roue (1 1 ) du compresseur (10) sont transférées vers un canal périphérique (13), interne au carter compresseur (1 ). Ce canal (13) communique avec un volume central (V) du carter compresseur (1 ) où les particules (par) du flux (F) sont amenées dans un premier temps. Dans un second temps, sous l'action de la force centrifuge, les particules (par) rentrent dans le canal périphérique (13).
Comme illustré aux figures 2 et 3, le turbocompresseur (10, 20) comprend une cloison perforée (12) séparant le volume central (V) du carter compresseur (1 ), correspondant à la roue (1 1 ) de compresseur, du canal périphérique (13). Cette cloison perforée (12) laisse passer les particules (par) centrifugées ainsi qu'un débit résiduel de gaz. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les particules (par) amenées selon une direction radiale dans le canal sont ensuite guidées par le canal périphérique (13) pour être acheminées vers une sortie basse (S2) du carter compresseur (1 ). Le flux de gaz délesté desdites particules (par) et comprimé, est refoulé vers une sortie haute (S1 ) du carter compresseur (1 ). On comprend dans ce cas que le guidage des particules vers la sortie basse (S2) s'effectue suivant une trajectoire circulaire descendante, délimitée extérieurement par une paroi (P2) du carter compresseur (1 ) et intérieurement par la cloison perforée (12). Inversement, le flux de gaz comprimé suit une trajectoire circulaire ascendante avant d'être extrait par la sortie haute (S1 ). Le flux de gaz comprimé (F') et les particules (par) doivent sortie du carter compresseur (1 ) par des sorties (S1 , S2) respectives distinctes, qui sont par exemple chacune orthogonales à l'axe de rotation (A).
En référence aux figures 2 et 3, les particules (par) sont évacuées du canal périphérique (13) par la sortie (S2) spécifique du carter compresseur (1 ) et récupérées dans un circuit (14) de récupération d'impuretés connecté au canal périphérique (13). La cloison perforée (12) s'étend par exemple entre la sortie (S2) destinée aux impuretés et la sortie (S1 ) destinée au flux de gaz comprimé (F'), en formant un semi-cylindre. La cloison perforée (12) et la paroi (P2) du carter compresseur (1 ) délimitant le canal périphérique peuvent former des semi-cylindres concentriques. Une autre paroi (P1 ) du carter compresseur (1 ) forme un semi-cylindre en vis-à-vis de la cloison perforée (12). Le carter compresseur (1 ) est délimité extérieurement par les deux parois (P1 , P2) et peut comprendre deux cornes séparant ces parois (P1. P2). Les sorties respectives (S1 , S2) du carter compresseur (1 ) sont situées dans les cornes, qui ont par exemple une même orientation. Chacune de ces cornes est orthogonale à l'axe de rotation (A) de la roue (1 1 ) du compresseur (10) dans le mode de réalisation de la figure 2. Le canal périphérique (13) est placé à l'opposé d'une première paroi (P1 ) du carter compresseur (1 ). Cette première paroi (P1 ) est prolongée, au niveau de la corne servant à évacuer les particules (par), par la cloison perforée (12) comme illustré à la figure 2. La deuxième paroi (P2) du carter compresseur (1 ) complète la première paroi (P1 ) et délimite alors avec la cloison perforée (12) le canal périphérique (13). En référence à la figure 3, le moteur (M) à combustion interne est alimenté en aval par un collecteur d'admission (4) du moteur. Un collecteur d'échappement (5) permet d'évacuer les gaz sortant du moteur (M). Un conduit de recirculation (30) de gaz brûlés peut être prévu pour les réinjecter dans le collecteur d'admission (4). Un refroidisseur d'air de suralimentation (RAS) peut permettre de refroidir en amont du collecteur d'admission (4) un mélange formé de gaz brûlés et d'air issu du compresseur de suralimentation. Le turbocompresseur (10, 20) comporte, comme connu en soi, une première chambre traversée par les gaz d'échappement et une seconde chambre (V) traversée par l'air alimentant le moteur (M). Dans chaque chambre est disposée une roue. La roue (11 ) de compresseur est accouplée en rotation à la roue de turbine, de sorte que l'air introduit dans le moteur (M) est comprimé sous l'action de la roue (11 ) de compresseur entraînée par la roue de turbine qui est mue par la circulation des gaz d'échappement. Le turbocompresseur (10, 20) peut être doté d'une soupape "Wastegate" de surpression (wg) permettant de définir la pression de l'air à injecter (soupape de sécurité de la suralimentation).
Le circuit (14) de récupération d'impuretés peut comporter une conduite reliant la sortie (S) de carter compresseur (1 ) à une unité (6) de traitement du flux résiduel chargé en particules (par). Dans le mode de réalisation de la figure 3, un filtre (60) à particules permet de filtrer les particules (par) acheminées vers l'unité (6) via la conduite. On comprend dans ce cas que le filtre cyclone intégré dans le carter compresseur (1 ) constitue un pré-filtre avant le filtre (60) à particules prévu dans l'unité (6) de traitement. Le flux gazeux résiduel filtré à travers l'unité (6) peut être acheminé vers une sortie d'une turbine (20) du turbocompresseur (10, 20). Le fait d'intégrer le filtre cyclone dans le carter compresseur (1 ) permet de ne pas modifier les composants de la ligne admission moteur. Il n'y a ainsi pas de contrainte majeure lié à l'encombrement sous le capot du véhicule automobile. La modification à apporter au carter compresseur de la turbomachine reste limitée. En outre, l'intégration de ce filtre cyclone dans le carter compresseur (1 ) évite la pollution de la ligne admission en cas de fuite (huile par ex.) au niveau du palier de la turbomachine.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le turbocompresseur comprend des moyens de contrôle associés à la cloison perforée (12) pour contrôler l'accès au canal périphérique (13) au travers de la cloison perforée (12). Cela permet de disposer d'une section de passage variable et pilotée au travers de la cloison perforée. En contrôlant une ouverture plus ou moins grande des entrées d'accès au canal périphérique (13), il est permis d'associer les notions de « nettoyage de l'air » et « d'optimisation des performance » du moteur (M).
En fermant la section de passage vers le canal périphérique (13), on annule le flux d'air résiduel s'échappant avec les particules (par), entraînant instantanément une augmentation du débit d'air envoyé vers l'admission du moteur (flux F'). Dès lors, les moyens de contrôle peuvent avantageusement être utilisés pour fournir une réserve de couple moteur. Il faut pour cela fermer l'accès au canal périphérique (13). A titre d'exemple, il pourrait être imposé en fonctionnement normal du moteur (M), pour un point de fonctionnement stabilisé, un court circuit volontaire grâce aux moyens de contrôle associés à la cloison perforée (12). Une grille ou un quelconque obturateur masquant la cloison perforée (12) peut par exemple être mobile entre une position pour libérer au maximum l'accès au canal périphérique (13) et une position d'obturation. Cette dernière position est actionnée lorsqu'il y a un besoin d'un couple moteur supplémentaire (cela constitue une réserve de couple moteur). Lors d'une accélération (fonctionnement transitoire du moteur), la fermeture du circuit (14) prédisposerait en effet à une montée en couple plus rapide (via la pression collecteur augmentée).
Un autre exemple d'utilisation de ces moyens de contrôle est la levée de pied (fermeture du papillon des gaz) : un acheminement du gaz vers la sortie (S2) basse permet dans ce cas d'éviter l'envoi vers le moteur (M) des gaz comprimés pendant la chute en régime du turbo. La vanne pop-off (15) (soupape de décharge placée entre l'entrée et la sortie du compresseur (10)) actuellement utilisée sur véhicule et généralement intégrée dans le carter compresseur (1 ) pourrait même être remplacée. Autrement dit, les moyens de contrôle peuvent comporter un obturateur ouvrant au maximum la cloison perforée (12), et ainsi favoriser le cheminement de l'air sous pression de la chambre (V) vers la sortie (S2) destinée aux particules (par), au lieu de la sortie (S1 ) habituelle. Le fait de pouvoir finement moduler la section d'accès au canal périphérique permet de contrôler l'alimentation plus finement qu'avec une soupape "wastegate" de surpression. Un des avantages de l'invention est de prévoir un système de filtration sur les moteurs de série, intégré juste avant l'alimentation du moteur, dans un élément déjà présent dans le compartiment moteur. Le turbocompresseur
(10, 20) doit simplement contenir un canal périphérique (13) relié à une sortie spécifique (S2) pour évacuer les particules (par).
Ce type de solution est applicable à des moteurs à combustion interne suralimentés à allumage commandé à injection directe ou indirecte, ou encore à allumage par compression.
Il doit être évident pour les personnes du métier que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de filtration à cyclone pour fournir un flux de gaz de suralimentation, destiné à un moteur (M) à combustion interne, exempt de particules indésirables, comprenant une étape d'admission du flux de gaz dans un carter compresseur (1 ) d'une turbomachine refoulant un flux de gaz comprimé vers le moteur (M), caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape de centrifugation des particules indésirables (par) entraînées dans le flux de gaz admis, par une rotation d'une roue (1 1 ) de compresseur (10) dans un volume central (V) du carter compresseur (1 ) ;
- une étape de transfert des particules (par) entraînées par la roue (1 1 ) du compresseur (10) vers un canal périphérique (13) formé sur au moins une partie de la périphérie du volume central (V) du carter compresseur (1 ) et communiquant avec ce volume central (V) ; et
- une étape de récupération des particules (par) dans un circuit (14) de récupération d'impuretés connecté au canal périphérique (13).
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape de guidage des particules (par) par le canal périphérique (13) pour acheminer lesdites particules (par) vers une sortie basse (S2) du carter compresseur (1 ), le flux de gaz délesté desdites particules (par) étant refoulé vers une sortie haute (S1 ) du carter compresseur (1 ).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le guidage des particules vers la sortie basse (S2) est réalisé suivant une trajectoire circulaire descendante, délimitée extérieurement par une paroi (P2) du carter compresseur (1 ) et intérieurement par une cloison perforée (12).
4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape d'admission du flux de gaz dans le carter compresseur (1 ) est réalisée selon une direction dite axiale parallèle à un axe de rotation (A) permettant de faire tourner la roue (1 1 ) du compresseur (10), le flux de gaz comprimé (F') et les particules (par) sortant du carter compresseur (1 ) par des sorties (S1 , S2) respectives distinctes qui sont chacune orthogonales à l'axe de rotation (A).
5. Procédé selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de récupération des particules (par) comprend une étape de filtration par un filtre (60) à particules, et une étape d'acheminement des gaz circulant dans le circuit de récupération (14) vers le circuit d'échappement du moteur (M), en aval de la turbine (20) du turbocompresseur.
6. Turbocompresseur pour moteur (M) à combustion interne d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre cyclone intégré dans le carter (1 ) du compresseur (10) et une sortie (S2), distincte de la sortie (S1 ) destinée au flux de gaz comprimé (F'), pour acheminer des particules indésirables vers un circuit (14) de récupération d'impuretés.
7. Turbocompresseur selon la revendication 6, comprenant une cloison perforée (12) séparant un volume central (V) du carter compresseur (1 ) d'un canal périphérique (13) intégré dans le carter compresseur (1 ).
8. Turbocompresseur selon la revendication 6 ou 7, comprenant une sortie basse (S2) du carter compresseur (1 ) pour acheminer les particules (par) indésirables vers le circuit (14) de récupération d'impuretés et une sortie haute (S1 ) du carter compresseur (1 ) pour refouler un flux de gaz délesté desdites particules (par).
9. Turbocompresseur selon une des revendications 6 à 8, comprenant de façon concentrique autour d'une roue (1 1 ) du compresseur (10) : - une cloison perforée (12) dans le prolongement d'une première paroi (P1 ) du carter compresseur (1 ) ; et
- une deuxième paroi (P2) du carter compresseur (1 ) délimitant avec la cloison perforée (12) un canal périphérique (13) connecté au circuit (14) de récupération d'impuretés.
10. Turbocompresseur selon la revendication 9, dans lequel le canal périphérique (13) est placé à l'opposé de la première paroi (P1 ) du carter compresseur (1 ).
11. Turbocompresseur selon une des revendications 6 à 9, dans lequel lesdites sorties respectives (S1 , S2) sont situées dans des cornes de même orientation du carter compresseur (1 ), chacune de ces cornes étant orthogonales à l'axe de rotation (A) d'une roue (11 ) du compresseur (10).
12. Turbocompresseur selon une des revendications 6 à 11 , comprenant une cloison perforée (12) délimitant avec une paroi (P2) extérieure du carter compresseur (1 ) un canal périphérique (13) et des moyens associés à la cloison perforée (12) pour contrôler l'accès au canal périphérique (13) au travers de la cloison perforée (12).
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