WO2014155013A1 - Dispositif de suralimentation par turbocompresseur a soutirage d'air et regeneration - Google Patents

Dispositif de suralimentation par turbocompresseur a soutirage d'air et regeneration Download PDF

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    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the object of the present invention is to provide a turbocharging and air-regeneration turbocharger discharge for a reciprocating internal combustion engine.
  • Turbocharging and / or supercharging is a fuel efficiency which, under certain conditions of use, makes it possible to reduce the fuel consumption of alternative internal combustion engines for propelling motor vehicles.
  • said supercharging makes it possible to reduce the cubic capacity of the engine units with iso performance, so as to reduce the losses by pumping and the thermal losses, in addition to the friction losses. This reduction in engine capacity is commonly referred to as the Anglo-Saxon firm "downsi ing
  • the rattling reduces the interest of applying the "downsizing" to automobile gasoline engines, Indeed, to avoid it it is necessary to fix the virtual ratio of said engines to a relatively low value. It is necessary to delay their ignition point when operating under heavy load. These two factors degrade the efficiency of "downsized” gasoline engines both when they are used at low loads because of their low optical weight ratio, and when they are used at high loads, particularly under strong overfeeding, always because their low light ratio but also, because of their delayed ignition point.
  • Tell engines are not affected by these performance degradation factors so that a high rate of "do nsi ing" by the supercharger greatly reduces fuel consumption regardless of the conditions of use of the vehicle.
  • turbocharger which comprises a turbine placed at the exhaust of said engine which rotates a centrifugal compressor positioned at the intake of said engine.
  • Turbochargers are distinguished from so-called "volumetric" compressors ⁇ whatever the type - in that their compressor is driven not by the crankshaft of the internal combustion engine via a mechanical transmission, but by their turbines ⁇ across from which the exhaust gases of said engine relax to produce the necessary mechanical work.
  • turbochargers recover some of the available heat energy; in the engine exhaust ga to produce the work necessary to drive their centrifugal compressor, to this fife, in mode supercharged, it is noted that the intake pressure of gasoline or diesel engines equipped with a turbocharger remains substantially equal to their pressure at; the exhaust. This comes from the milk that said turbocharger actually uses the heat energy of the exhaust gases of said engines to supercharge the latter.
  • the turbocharger applied to the gasoline engine however, has serious drawbacks.
  • the turbine placed in the exhaust causes a strong compression which increases the quantity and the temperature of the exhaust gas trapped from one cycle to the other in the combustion chamber of the engine.
  • the exhaust ga thus redrcuied auimenaria sharply sensitivity to the rattling of said engine so that it is necessary to further reduce the advance ignition and / or the rate of compression to the detriment of its performance.
  • volumetric compressors with mechanical drive do not solve this problem, on the contrary, they aggravate it. Indeed, these compressors being driven by the crankshaft of the engine they supercharged, the latter must produce a large amount of power to ensure this drive, it follows that at the same speed, to deliver the same power output at the crankshaft output - That is to say at the same Effective Mean Pressure ⁇ said engine must operate under a pressure Mo enne indicated higher because of the presence of compressor dodit, the latter increasing the average friction pressure of the engine ddif in significant proportions.
  • the oversensitivity to the clinging caused by the turbocharger turbine induced additional exhaust is replaced ⁇ in the case of a mechanically driven volumetric compressor - by an over-sensitivity to knocking of comparable magnitude induced.
  • the response time of the supercharging of a reciprocating internal combustion engine supercharged gasoline on Diesel remains tm disadvantage for any motor vehicle that is equipped. If the said time is too long, it is necessary to shorten the transmission ratios of the vehicle so that the engine rises more rapidly and delivers the power required to the cars of the vehicle within an acceptable time. This is necessary to preserve the driving comfort, the rio and the dynamics of the vehicle, so short reports increase fuel mileage consume vehicle.
  • the diesel engine has been advantageously compared with the gasoline engine.
  • the Pesel engine is not subject to rattling, it operates in excess of air, and its thermodynamic efficiency is high. i ⁇ r consequently his az exhaust is expelled é lower temperature so it piiôséi sf & l. 3 ⁇ 4l ? uiper turbocharger of a variable geometry turbine whose temperature resistance limits are lower than that of fixed geometry turbines.
  • turbocharging Another major issue in turbocharging is the strong variations in compressor and turbine efficiency. These variations come in particular from the coupling of the velumetic maehme that is a reciprocating internal combustion engine with gasoline or iésfel with the centrifugal machines that feels the compressor and the turbine of the feocompressor; In fact, the large variations in power which characterize the use of alternative internal combustion engines as a result of this, result in large variations in the pressure and in the flow rate of the terminals of the said compressors and the turbines. In order to maintain efficiency, the turbochargers thus dimened on the basis of an acceptable compromise in this torque at the engine speed, the efficiency, the response time and the maximum power of the reciprocating internal combustion engines. are equipped.
  • the low-pressure turbocharger operates at its highest speed because its compressor requires higher flows to stay in it; Best performance range In the low-pressure modes, the low-pressure and high-pressure compressors co-operate, the first being air-cooled and supercharged by the latter, which gives the compressor system thus formed an excellent efficiency, especially when an intermediate cooling is interposed between the two said compressors.
  • the diesel engines mark their success on the engines. In fact, except at the compression ratio, which has to be set in a comparison ratio which is unfavorable to the efficiency of the engines, these motors can not claim a specific torque as high as that which is necessary for engines particularly at low engine speeds where rattling is a problem. o ⁇ engine type is maximum.
  • the two tureines mounted n series or in parallel with the exhaust increase the time of temperature rise of the post-treatment catalyst of po sluapts s disadvantage having more consequences on the total amount of pollutants emitted by gasoline engines only by diesel engines,
  • I1DE direct fuel injection
  • said balafige allows to make said more permeable engines by simultaneously opening the intake and vacuum valves during a determined period of time, so that, during the admission phase, a fresh air flow rate greater than that corresponding to the ur actual cubic capacity.
  • This strategy makes it possible in particular to provide a larger compressor, better suited to high power, while giving a motor that is equipped with a specific high torque at low speeds. It should be noted, however, that the load sweep is only possible over a narrow speed range where the engine inlet pressure remains higher.
  • turbochargers comprise a compressor compressor and a turbine whose operation and efficiency are optimal when the stream of g which passes through them flows continuously.
  • said turbochargers supercharge alternating engines whose gas stream circulates in a pulsed way in their intake and exhaust ducts it results demet e contradiction deterioration of the reoderneni dudèt compressor and said tur3 ⁇ 4ine because of one hand, variations in instantaneous flow, and secondly, difficult to recover the kinetic energy of the gay in
  • vln-scroll double scroll turbine casings improve the efficiency of turbocharger turbines and make it possible to better exploit the dynamic pressure generated by evacuation ⁇ az flashes from reciprocating engines.
  • these housings are complex to achieve and expensive.
  • the supercharger turbocharger air bleed and regeneration according to the invention provides ⁇ according to a first particular embodiment providing only one turbocharger ⁇ that:
  • turbocharger turbine no longer generates exhaust backpressure which increases the efficiency of the internal combustion engine; alternatively equipped because on the one hand if it is a spark-ignition engine, the forgery compression of the latter eligible under heavy loads can be increased as well as its advance ignition, and d On the other hand, whatever comes out of the said alternative engine, the positive work that pfod it! on the crankshaft the pressure: the intake of supercharging is no longer canceled by a negative work of the same import conssmfîié by iecli iledre uin to overcome con repression exhaust;
  • the temperature of the gases that lead to the turbocharger turbine is significantly reduced compared to the state of the art, which avoids resorting to noble materials. for producing said turbine as well as its casing and ducts, this making it possible to produce said turbine at low cost, with increased reliability and durability;
  • the energy available for the turbocharger turbine to drive the centrifugal absorber is particularly high, which makes it possible, in particular, to increase under heavy barbs - the gas content and the air-to-fuel ratio of the fuel introduced into the cylinder (s) of the diesel engines, these increases being increased by the amount of fuel introduced into the engine cylinder (s). favorable to the performance of said freight;
  • a centrifugal compressor unit can provide a high intake pressure over the entire engine speed range that it supercharges, remaining mainly in its best-return range and away from its pumping limit.
  • the same compressor greatly reduces the average operating temperature and the average operating temperature of the alternative internal combustion engines according to the strategies respectively known as “downsi ing” and “downspeeding” under the Anglo-Saxon terms.
  • the used turbocharger is larger than that which would be retained according to the state of the art for the same engine and to deliver the same power.
  • the centrifugal compressor and the turbine of said turbocharger thus being larger, their efficiency is higher;
  • the air-turbocharging turbocharger and regeneration regeneration provides that:
  • the response time of the supercharging device is particularly short thanks to the use on the one hand, a take-off turbocharger specifically dlmcll to ensure that the petrol or diesel engine that it supercharges a high intake pressure at the lowest speeds, and secondly, a turbocharger power supplying said engine a high intake pressure medium and high speeds, said power turbo-compressor remaining in power while being rotated evenly in the absence of any supercharged engine;
  • turbocharger supercharger device according to the invention
  • the device turbocharging supercharger with air withdrawal and regeneration according to the invention can be provided in the context of any application including non-automobile, using a combustion engine internal combustion alternative Diesel or gasoline ignition is Spark-controlled by compression, whether said motor is at a variable compression ratio 00 variable, whether the fuel that it consumes is liquid or gaseous, and that said engine executes a cycle at 2-stroke, at time t or at a number any time.
  • the supercharging device by air withdrawal turbocharger and régénoration s provided for an engine with reciprocating internal combustion which comprises at least one combustion cylinder, at least one combustion piston connected to at least one crankshaft, at least one filter intake air comprising an inlet connected to an inlet of the engine and a kind connected to an intake manifold via an intake duct of the engine; via an inlet distributor inlet and via a throttling butterfly intake duct, said engine also comprising at least one exhaust line which begins with an extended exhaust manifold conduit crimped exhaust manifold which comprises a catalyst for post-treatment of pollutants, said line also comprising an exhaust silencer and ending in an exhaust line exit while said engine is driven by at least one EUS management calculator, comprises
  • At least one regeneration regenerator that has at least one regeneration cooling channel in which can circulate in particular exhaust gas expelled from the internal combustion engine by the exhaust manifold exhaust duct ga that can cool in contact with the internal walls of said cooling channel before reaching the set of lin exhaust, said exchanger also rem o at least a regeneration reheating ca l l in which can circulate d aufjes gas that can be reheated in contact with the inner walls ⁇ reheating channel while the gases that can circulate in the cooling channel fégér ⁇ érÉtîô of 'rt' may transfer their heat to the (other gâ3 ⁇ 4: can circulate dan lé regeneration heating channel;
  • At least one power turbocharger which comprises at least one centrifugal power compressor may compress other gas, said compressor having at least one input connected to the engine intake via an input of the power compressor inlet duct while that It has an output which can be connected to either the inlet manifold via the intake manifold inlet duct, the thirst to the regeneration reheat duct, or both, via at least one power compressor output duct. ;
  • At least one power turbine which comprises the power turbocharger and which can relax the other gases to rotate the centrifugal power compressor, said turbine having an input connected to the power compressor output duct via the heating channel of regeneration and then via an inlet duct of the power turbine interposed between said channel and said inlet, tandi ue said turbine has an output connected directly or indirectly ⁇ Témertt the output lappemenf via an output duct of the power turbine.
  • the turbo charging and regenerative turbocharging device comprises exhaust gases; the reciprocating internal combustion engine via the exhaust manifold outlet duct which are mixed before being introduced into the regeneration cooling duct at a gas mixing junction with the other gases expulsed power turbine via the output duct of the power turbine, the exhaust ga and said other gases flowing together in said cooling channel prior to exhausting the exhaust line outlet
  • the dispos !! turbocharging supercharger with air withdrawal and regeneration comprises in particular exhaust gases circulating in the regeneration cooling channel which move in a direction approximately opposite to that along which the other circulating gases move. in the regeneration heating duct while a material of a certain thickness, one of whose faces forms all or part of the internal walls of the cooling channel, also forms on its opposite face, all or part of the internal walls of said cooling channel; reheating, or vice versa
  • oon near qr of power and a conduit of power which are interconnected by a power transducer convection conduit which can be closed by a power compressor valve.
  • the invention relates to a supercharger with an air-venting and regenerative turbocharger.
  • the present invention comprises a power con- nector conduit which comprises a centrifugal compressor.
  • the turbo charging and regenerative turbocharging supercharger in accordance with the present invention comprises a power turbine intake duct and a turbine exhaust duct which are connected; between them by a discharge duct of the power turbine which can be o iaré by a vann discharge of the power turbine.
  • the turbocharging and turbocharging turbocharging booster according to the present invention comprises a power reactor discharge duct which comprises at least one power eevening power turbine.
  • the turbo charging and regenerative turbocharging device comprises a power compressor output duct and an exhaust manifold outlet duct which are connected to each other by a supercharging duct. which can be closed by a vann of air pricking
  • the turbocharging and turbocharging supercharger device comprises a bet of the inlet duct of the power turbine, which is partly a regeneration pre-exchanger by forming at least one preheat heating channel.
  • said forwardê-exchanger also comprising at least a candi de refractorily pre-angchangeur that forms a part of the a & Hd3 ⁇ 4 : e output of exhaust manifold and in which can circulate the gases
  • the air-take-up turbocharger booster device and the method of the present invention comprises a tem- peric engine drive conduit which includes at least one take-off compressor.
  • the supercharging device by t "rt> ocompmss ⁇ ur '-to-: AT and regeneration comprises a power compressor intake duct which is connected to the input d ⁇ dmissibn engine by a conduit direct supply of the power compressor which bypasses the takeoff comeresséur.
  • the turbocharger supercharger device with air withdrawal and regeneration comprises a power supply direct feed duct which comprises a direct power supply back-up cap allowing the gases flowing in said duct to flow from the inlet intake of the moteu towards the duct of adniissioo of the compressor of power but not the opposite.
  • the air-take-up and regenerative turbocharger booster device according to the present invention comprises a take-off compressor which includes an outlet which is connected to the inlet manifold inlet duct by an independent take-off compressor bleed duct. the direct supply duct of the power compressor.
  • the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration comprises a direct blow-off duct of the take-off compressor which comprises a direct return air blow-back valve enabling the gases flowing through said duct to go from the take-off compressor to intake manifold inlet duct but not the other way around.
  • the turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration comprises a direct blowing condensate of the take-off compressor which is connected to the direct drive duct of the power compressor via an inter-compressor link pipe. which can be closed by a conduit valve of iiaisoo inter-compressors.
  • the air-take-up and regenerative turbocharger supercharger comprises a decooling compressor which comprises an inlet and an outlet connected together by a take-off compressor bypass duct which can be closed off by means of a compressor. outflow compressor bypass valve.
  • the turbofan supercharger air boosting and regeneration device comprises a sighting turbine which comprises an inlet and an outlet connected together by a take-off turbine discharge duct which can be closed off by a valve. of take-off turbine.
  • the turbo charging and regenerating air boosting device comprises an intake duct of the power compressor and an inlet distributor inlet duct which are interconnected by an intake duct. direct mistletoe can be closed by a direct inlet valve.
  • the turbo charging and regenerating turbocharger device comprises an inlet conduit of the thermal motor and / or an inlet duct of the power compressor which is (are) connected with the exhaust line through a recircuiat duct cn exhaust ga: gui can be closed by an exhaust recirculation valve
  • the turbo charging and regenerative turbocharging device comprises an exhaust recirculation duct which includes a recirculated exhaust gas cooler.
  • the air-turbocharging supercharger assembly of the present invention includes any portion of the upper and / or inner surface of the power compressor output conduit and / or the turbine inlet duct. power of regeneration aperture and / or regeneration pre-debarger and / or exhaust stack pipe and / or exhaust line which is screen-coated; thermal.
  • FIG. 4 illustrates the schematic diagram of a variant particularly adapted to alternative internal combustion engines intended for propulsion. ending with an exhaust line output 18 while edit engine 2 is driven by at least one ES management calculator S.
  • the supercharging device by filling in Turbocom RESSOR and regeneration have 1 comprises at least one regeneration écnangeur 31 which comprises at least one regeneration volunteersssernent channel 32 which can in particular circulating exhaust gas expelled by the internal combustion engine 2 via the exhaust manifold outlet duct f the gas that can cool in contact with the internal walls of the cooling channel 32 before reaching the line exit d Exhaust 18, said exchange 31 also comprising at least one regeneration heating channel 33 in which other gases can be circulated which can reheat in contact with the internal walls of the heating channel 33 while the gases that can circulate in the channel regeneration cooling 32 may yield their heat to other gases that may circulate in the heating channel regeneration age 33;
  • the regeneration exchanger 31 can be fixed under a motor vehicle that can propel the reciprocating internal combustion engine 2 by means of rigid or elastic fasteners,
  • the regeneration cooling channel 32 and / or the regeneration heating channel 33 that comprises the regeneration exchanger 31 may be connected directly or indirectly to said engine 2 by means of at least one duct and / or decoupling flange which reduces the intensity of the movements and vibrations transmitted by said motor to said exchanger 3
  • FIGS. 1 to 8 illustrate that the turbo charging and regeneration turbocharging device 1 also comprises at least one power turbocharger 20 which comprises at least one centrifugal power compressor 21 capable of compressing the other gases, said compressor 21 having at least one inlet connected to the intake manifold of the engine ⁇ 1 or to any other inlet via a power compressor intake duct 19 while it has an outlet which can be connected to either the intake manifold 1 1 via the inlet manifold inlet duct 52, either to the regeneration heating duct 33 or to both, via at least one duct power compressor outlet 24 s the power centrifuged compressor 21 can be axial had radial mo o, bi or mulfl floor, consisting of any longer had material less resistant to temperature and / or the oxidation and be ⁇ generally ⁇ of any type known to those skilled in the art.
  • the power turbocharger 20 which comprises at least one centrifugal power compressor 21 capable of compressing the other gases, said compressor 21 having at least one inlet connected to the intake manifold of the engine ⁇
  • the turbocharger and air-regeneration boosting device 1 further comprises at least one power turbine 27 which comprises the power turbocharger 20 and which can relax the other gases after they have been compressed by the centrifugal compressor of power 21 for rotating the centrifugal power compressor 21, said turbine 2? having an input connected to the output conduit of; power compressor 24 via the regeneration heating channel 33 and via an intake duct of the power turbine 26 interposed between said channel 33 and said inlet, while said turbine 27 has an output connected directly or indirectly to the output of exhaust line. 18 or to any other output via a crimped duct of the power turbine 30,
  • the power turbine 27 may be axial or radial, fixed geometry or variable geometry for example by being accommodated in a housing provided with tooth blades the angular orientation can be modified by the management computer ES 8 by means of a pneumatic, elecfropnèumafigue, electric, hydraulic or electro-hydraulic aetionneur- It is noted that said;
  • the turbine 27 may also be mono, bl or multi-fired, consisting of any material more or less resistant to temperature and / or oxidation and be - generally ⁇ of any type known to those skilled in the art
  • the power turbine 27 can be connected to a motor generator which can produce electricity when it is rotated by said turbine 27 or which can spin the latter when it is subjected to the passage of an electric current.
  • the intake duct of the power turbine 20 may comprise a combustion chamber which comprises a device 3, such as an injector, and an ignition device which may for example be a spark plug.
  • Said combustion chamber has the function of superheating the other gases so that cases deniers provide more energy to the power turbine 27, said mt s- gas serving as oxidant in the combustion process operated in said chamber.
  • the previously evolved combustion chamber can be replaced by an explosion chamber in which an air-fuel mixture accumulates, said air consisting of the other gases while said fuel is supplied by a fuel supply device.
  • a fuel supply device such an injector, the mixture edict then being ignited by an aliumaged device that can be for example a spark plug.
  • said explosion chamber can cooperate with at least one non-return valve positioned upstream of said chamber with respect to the flow of the other g in the intake duct of the power turbine 28 so that the The entire thrust caused by the combustion of this mixture serves to drive the power turbine 27.
  • the charging device by air withdrawal and regeneration turbocharger 1 provides that ⁇ az exhaust qu'expulse the engine reciprocating internal combustion manifold 2 via the outlet conduit Exhaust 54 are mixed before being introduced into the regeneration cooling channel 32 at a gas mixture junction 53 with the other gases expolse the power turbine 27 via the output duct of the power turbine. 30, the exhaust gases and said other ga flowing together in said cooling channel 2 before reaching the exhaust line exit 18,
  • the particular exhaust gas circulating in the regeneration cooling channel 32 can move in approximately the opposite direction to that which move the other gases circulating in the regeneration heating channel 33 while a material of a certain thickness, one of the faces formed all or part of the internal walls of the cooling duct 32 also forms, on its opposite face, all or part of the internal walls -iiuii channel reheating 33, or vice versa.
  • the exchanger of The corre- sponding regenerator 34 which results from this arrangement can be made by stacking plates fixed between elves, by assembling tubes, or by any other method of design and manufacture known to those skilled in the art. applicable to heat exchangers,
  • the turbo supercharger with air withdrawal and regeneration device 1 provides that the intake manifold inlet duct S2 may comprise a charge air cooler 10 which cools the compressed air.
  • the centrifugal power compressor 21 before said air reaches the inlet distributor 11, said refrosoder 10 may for example be of air / air or air / water type. In the latter case, the water can come from a cooling circuit that can include the alternative internal combustion engine s, or an independent cold water circuit.
  • the power compressor output duct 24 may comprise a power compressor output check valve 25 enabling the gases flowing in said duct 24 to exit the centrifugal power compressor. to return.
  • the power compressor output duct 24 may comprise a power compressor output valve 5. which can connect the output of the centrifugal power compressor 21 with the inlet duct of the power turbine 28, or which can close off said outlet duct 24, said valve 57 can be kept open, closed or ajar so to authorize or not the passage of ga in said outlet duct 24, said valve 57 possibly consisting of a flap, a single plug, a valve or any other means known to those skilled in the art shut off or open a conduit, and said valve 5? which can be controlled in opening or closed by the management computer EMIS 6 in particular by means of a pneumatic actuator, electropneumatic, electric, hydraulic or electro-hydraulic.
  • the power compressor output duct 24 may also include a draw off valve of the power compressor 6 ⁇ which can connect said outlet duct 24 with the inlet distributor inlet duct. 52.
  • the discharge valve of the power compressor 66 may consist of a flap ; s of a valve, a valve or any other means known to the skilled person to 'ooturer or open a conduit, while said valve 66 can also be controlled in; opening or closing by the EM8 management calculator 6, in particular by means of a pedestrian computer operator. electric, hydraulic or electro-hydraulic.
  • the power compressor intake conduit; 19 and the power compressor output duct 2 can be connected to each other by a flow conduit of the power compressor 22 which can be closed by a bypass valve of the power compressor 23 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of galai in said conduit con otirusement 22, said valve 23 may consist of a flap, & a bushel, a valve or any other means known to man of the ar allowing to close or open a conduit, said valve 23 can be controlled opening or closing by Er calculS management calculator 6 including the means; pneumatic actuator, electropneumetric, electric, hydraulic or electrohydraulic actuator.
  • the bypass line of the power compressor 22 may include a centrifugal compressor boot 39 which can suck gases in the drive duct of the power compressor 19 and / or the intake duct of the engine tem 8 to push them back into the power compressor output duct 24 in order to rotate the centrifuged compressor of power 21 and the power turbine 27 that comprises the power turbocharger 20, for example when starting the reciprocating internal combustion engine 2,
  • an electric motor of priming compressor 413 can be mechanically connected to the centrifugal priming compressor 39, the calculator 2 ⁇ of management.
  • ES 8 can turn on said electric motor so that the last said compressor 39 rotates.
  • the ignition compressor electric motor 40 can be replaced by a pneumatic or hydraulic turbine, a rcechanical transmission connected to the crankshaft S, or by any other means drive
  • the turbo supercharger with air withdrawal and regeneration device 1 furthermore provides that the intake duct of the power turbine 26 and the outlet duct of the power turbine 30 can be connected to each other by a discharge duct of the power turbine 28 which can be closed by a discharge valve of the power turbine 29 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of a gas in said discharge pipe 28,
  • said valve 20 may consist of a flap, a valve, a valve or any other means known to Part of llionime for closing or opening a conduit 29 and said valve being controlled in opening and closing by the management computer EfylS 6 in particular by means of a pneumatic aotionneur, eautropneurnatique,: electrical, hydraulic or éiectro- liquefied.
  • the turbocharger turbocharging device 1 also provides that the discharge duct of the power turbine 28 may comprise at least one driving power turbine 48 which can rotate a power clip power generator 49, said turbine 28 can be of mono or multi-shelf type and volumetric or centrifugal type while said electricity generator 49 can produce direct current or! alternative, high or low voltage.
  • the power clutch driving turbine 48 can be connected directly or indirectly by mechanical means to the crankshaft 5 to assist the reciprocating internal combustion engine 2, your Figures 1 and 2 show that s in a variant of realization do Surali entation device by air withdrawal turbocharger and rê
  • said valve 66 may consist of a flap, a plug, a valve or any other mo known to those skilled in the art pefûmfâfant to seal or to open a conduit, and said valve 56 can be controlled opening and closing by the EivtS 6 management computer including by means of a pneumatic, eetetropneumatic, electric ae.nerator. ; hyd auli or electro-hydraulic.
  • the supercharge lining pipe 55 may open into the exhaust manifold outlet duct 54 upstream of the post catalyst. 13, whereby the exhaust gases expelled by the reciprocating internal combustion engine 2 are mixed with the gas exiting the booster air intake duct 55 prior to their passage.
  • a part of the intake duct do the power turbine 28 can be partially pre-regeneration exchanger 35 for forming at least one pre-heating channel "écnaogeur 37 wherein can circulate the other gas after the latter has had 'been expelled by the centrifugal power compressor 2 and then are heated in contact with the inside of the regeneration réoiiauffage channel 33, said pre ⁇ écbangeur 35 also having at least one channel pre-exchanger cooling 36 that forms a a exhaust manifold outlet duct 54 and in which can circulate the exhaust gz expulses the reciprocating internal combustion engine s; these latter gases being able to cool in contact with the inner walls of the cooling channel 36 by yielding their heat to the other az expelled by the centrifugal power compressor 21.
  • said post-exchanger 70 also comprising at least one of refroldiss ⁇ nienf posf channel "exchanger 71 that forms part of the duct so the" power turbine: 30 and in which the other gai can be circulated after the latter have been expelled by the power turbine 27.
  • ' s last other gases that can cool in contact with the inner walls of the cooling channel 71 by giving up their heat aiixdifs other gases expelled by the 21 "centrifugal power compressor
  • the other gases circulating in post-heat exchange channel 72 can move in a direction approximately opposite to that in which the other gases move.
  • circulating in the post-exchanger cooling channel 71 whereas a material of a certain thickness, one of whose faces forms all or parts of internal walls of the heating channel 72, also forms, on its opposite face, all or part of the inner walls of said cooling channel 71, or vice versa.
  • the post-regenerative regenerator that can be produced by this arrangement can be made by stacking interposed sheet metal, by tube assembly, or by any other method of design and construction.
  • Igure 8 illustrates that the post regeneration exchanger 70 and the regeneration debugger 31 can be joined together to form commonly a two-stage exchanger 61 comprising at least six exchanger ports 89 ' respectively and directly or indirectly connected to the outlet duct of FIG. power compressor 24, the intake duct of the power turbine 26, the exhaust line exit 18, the exhaust manifold 12 and the output snd of the power turbine 30.
  • said two-stage heat exchanger 81 may be a plate heat exchanger, each plate may consist of a stainless steel sheet whose relief is crafted for a bet, offering a large exchange surface. thermal and secondly, promote a non-laminar flow of gax on the surface of said sheet.
  • lesclles plates can be clamped between two plenums whose structure ermet bring to bt-étagé exchanger 61 rigidity sought while ensuring the routing of g z. 8 ° and the unrepresented connectors on which the different ducts connecting the i-stage exchanger 01 can be connected to the members 24, 26, 16, 12,
  • FIG. 3 illustrates that the turbocharging supercharging device; and a regeneration 1 comprises, according to a particular embodiment, a power compressor output duct 24 and / or a supply duct of the power turbine 28 which may comprise a booster pressure tank 38.
  • the turbocharging and air-bleed supercharger device 1 may comprise an intake duct of the engine 8 which includes at least one take-off compressor 42 which can suck in atmospheric air or gas; in particular via the intake inlet of the motor 51 while said compressor 42 can be centrifugal, volumetric, vane, piston, vane, spiral or any type known to those skilled in the art, that it can be rotated by any electrical, pneumatic, hydraulic, or mechanical means, and that its output may comprise a booster air cooler had be connected directly or indirectly thereto.
  • the intake duct of the engine 8 which includes at least one take-off compressor 42 which can suck in atmospheric air or gas; in particular via the intake inlet of the motor 51 while said compressor 42 can be centrifugal, volumetric, vane, piston, vane, spiral or any type known to those skilled in the art, that it can be rotated by any electrical, pneumatic, hydraulic, or mechanical means, and that its output may comprise a booster air cooler had be connected directly or indirectly thereto.
  • Figures S and 8 show that the intake duct of the power compressor 19 can be connected to the intake inlet of the motor 61 by a direct supply duct of the power compressor 62 which bypasses the takeoff compressor 42.
  • the direct feed duct of the power compressor 62 may comprise a direct power supply check valve 83 enabling ax gas flowing in said duct 82 to flow from the engine intake intake 51 towards the intake duct of the compressor
  • the decoiling compressor 42 may advantageously comprise an output which is connected to the inlet duct and the inlet distributor 52 by a direct blow duct of the take-off compressor 64 independent of the direct supply duct of the power compressor 82.
  • the direct blow duct of the take-off compressor 64 may in this case comprise a direct take-off take-back valve 65 enabling the gases flowing in said duct 64 to travel from the take-off compressor 42 to the distributor input duct. inlet 52 but not the reverse,;
  • FIGS. 5 and 6 also show that the direct blow duct of the take-off compressor 64 can be connected to the direct supply duct of the power compressor 82 via an inter-compressor connection duct 8. which can be closed by an infer-compressor link pipe valve
  • the take-off compressor 42 can be driven in rotation by at least one takeoff turbine 45 positioned on the exhaust manifold outlet conduit S4 t said compressor 42 can be centrifuged so as to constitute with said turbine 4S takeoff turbocharger 41, and be axial or radial, mono- or mufti or stage s consisting of any material more or less resistant to the temperature and / or oxidation and be - generally all ⁇ a known type of man of the art, while it is the same for the takeoff turbine 45 which can also be housed in a casing provided with vanes don! the angular orientation can be modified by the management computer EivlS i by means of a pneumatic, eenfropiénniatic, electrical, hydraulic or electro-hydraulic action.
  • the turbocharger supercharger air intake and regeneration 1 provides that the takeoff compressor 42 may include an inlet and an outlet connected between-eiles; by a take-off compressor supply conduit 43 which can be closed by a take-off compressor bypass valve which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of atmospheric air or a az in said bypass duct 43, said valve 44 being able to consist of a shutter, uni buisseau, a valve or any other known mo man of the art to close or open a conduit, and said valve 44 can be controlled opening or closing by the calculator ES 6 management in particular by means of a pneumatic, electro-hydraulic, electrical, hydraulic or electro-hydraulic actuator.
  • the take-off turbine 45 may comprise an inlet and an outlet connected between elves by a take-off turbine discharge duct 46 which can be closed by a take-off turbine discharge valve 47 that can be held open, closed or ajar so as to allow or not the passage of atmospheric air or a gas in said discharge oonduli 6, said valve 47 may consist of a flap, a valve, a valve or any another means known to those skilled in the art for closing or opening a duct, and said valve 47 can be controlled e opening or closing by the management computer BVIS 8 including by means of a pneumatic actuator, eleet. ropneusitafic, electric ,; hydraulic or electro-hydraulic>
  • FIG. 3 shows that the intake duct of the power compressor 19 and the inlet distributor inlet duct 62 can be connected to each other by a direct intake duct 17 which can be closed by an intake valve direct 18 which can be kept open, closed or ajar so as to allow or not the passage of gas in said direct intake duct 17, said valve 18 may consist of a flap, a bushel, a valve or any other means known to those skilled in the art for closing or opening a duct, and said valve 18 can be controlled in opening or closing by the management computer EUS 8 in particular by means of a pneumatic actuator electropneumatic, electric,; hydraulic or electro-hydraulic.
  • the supercharging device turbocharger air withdrawal and regeneration 1 may also comprise, as illustrated in Figures 4 to 8, an intake duct of the engine 8 and / or an intake duct of the power compressor 19 which is (are) connected (s) with the exhaust line 14 by a deondondación az exhaust ⁇ 68 which can be closed by an exhaust gas recirculation valve ⁇ 9 the latter can be kept open, closed or open to allow or not the passage of gas in led t recirculation conduit 60, said valve 5 ⁇ may consist of a flap, a plug, a valve or any other means known to those skilled in the art allowing closing cy to open a conduit, and said valve 59 can be controlled opening or closing by the ES management calculator 6 especially by means of a pneumatic, electropneumatic, electrical, hydraulic or electro-pneumatic action. hydraulic,
  • the exhaust gas recirculation duct 58 may comprise a cooler of the recirculated exhaust gates 80 which cools exhaust gases that flow through said duct 58 from the line of until 14 exhaust inlet duct of the engine 8 and / or conduit compresseu intake of '19 before power ue; said gases do not reach said led or ducts), said cooler 60 may for example be of air / air or air / water type. In the latter case, said water can come from a cooling circuit that can comprise the internal combustion engine 2 alternating internal combustion, or an independent cold water circuit
  • the turbo charging and regenerative turbocharging device 1 furthermore provides that all or part of the outer surface and / or interior of the power compressor outlet pipe 24 and / or the inlet duct of the power turbine 26 and / or of the regeneration exchanger 31 and oo the regeneration pre-exchanger 35 and / or the exhaust manifold 12 and / or the manifold outlet conduit 54 and / or the exhaust line.
  • Exhaust 14 may be coated with a heat shield 50 which may be a material and an internal and / or external heat-insulating structure which retains the heat of the gases flowing in the interior of the components 24, 26. 31, 35 s 54 , 14 above enumerated.
  • Said material and / or heat-treated structure may be composed of rockwool, a double or multiple metal peay (s) or not and (or) fermic screen (s) maintained) away from the said components 24, 28 ; 31, 35, 54, 14 by thermal insulation pads, or any other arrangement known to those skilled in the art and which allows to retain heat. It is noted that said material and / or heat insulating structure can be applied to any other constituent organ of the supercharging device 1 according to the invention. e ⁇ pecely within the direct blow duct of the compressor takeoff j4, then through the connection duct infer-compressors ⁇ 7 and exhaust duct of the power compressor 18.
  • the thermal combustion engine Internal lt tnâtif "2 slowly rotating but before outputting high torque takeoff turbocharger 41 must deliver - by means of the take-off compressor 42 ⁇ high pressure in the inlet manifold 11, while that the air flow rate measured in said engine 2 remains low, which exposes the take-off compressor 42 to the risk of entering the pumping zone, although the risk is greatly attenuated by the supercharging device by turbocharger with air withdrawal and regeneration 1 according to the present invention, the take-off turbocharger 41 is exclusively reserved for the supercharging of the reciprocating internal combustion engine 2 when it is running at a low speed, for example up to 1000.degree.
  • the take-off turbocharger 41 is therefore specifically sized to provide a strong supercharging at However, they are weak while offering the shortest possible response time, as in the case of twin-turbocharging supercharger systems that are state-of-the-art and whose turbocharger is said to be “faulty". pressien “only supercharged the engines at low rotational speed.
  • the supercharging device 1 provides that the flow of the take-off compressor 42 is artificially increased not by a scanning of the load through said chamber, but by the passage of a fraction. the flow of compressor dtt 42 through the vann power compressor output vann 57. Ledit compressor 42 thus escaped pumping by means of dferent, is of greater size and thus has a meleiir yield, and can operate at most prooHe its maximum yield
  • the take-off turbine 4S can drive the takeoff compressor 42 despite the additional work to be done by said turbine 45 that induces the fraction of the flow rate of said compressor 42 passing through the output valve of the power compressor 57, a crankcase is provided. in which is; lodged said turbine 5 which leaves between him and ladit turbine 45 a narrow passenger Thus, the pressure of exhaust gas expelled from the engine
  • the drive of the takeoff compressor 42 is therefore dispendlê energy in return for a good réaetivlt compressor dudif 42 to quickly provide a high boost pressure to the internal combustion engine reciprocating AC 2. ovatmentatlonat said engine 2 by means of the turbocharger takeoff 41 is transient.
  • the asymptomatic air fraofion exhaled by the takeoff compressor 42 and passed through the power compressor output valve 57 quickly reaches the regeneration exchanger 31 and more precisely the regeneration heating channel 33,
  • said air is preheated to a temperature substantially lower than that which the exhaust gases immediately after they have been expelled by the internal combustion engine alternative combustion 2 because indeed, lesdis ga exhaust circulating in reverse in the regeneration cooling channel 32 were mixed with said atmospheric air at the gas mixing junction 53 after said air passed through the power turbine 27 and then also joined said cooling channel 32 via said junction 53 after being expelled by said turbine 27 via the outlet duct of the power turbine 30.
  • exhaust gases mixed with said atmospheric air and flowing in the regeneration cooling channel 32 are discharged therefrom at a temperature of 30.degree. depressed, preferably close to that of atmospheric air when expelled by the takeoff compressor 42.
  • the atmospheric air expands strongly as its temperature increases. Its flow rate and its pressure increase as it reaches the power turbine 27 via the intake duct of the power turbine .28, it is then expanded by said turbine 27 which generates work that it communicates to the centrifugal compressor. 21 which in turn compresses the atmospheric air which is brought to it by the intake duct of the power compressor i 9, with a flow rate and a growing pressure,
  • the power compressor output valve 67 up to this half open opens more and more, accompanying the rise in flow and pressure of atmospheric fair expelled output centrifugal power compressor 21, then it is the turn of the the power compressor 86 withdrawal valve to be ajar by the management computer ES 6 so that the centrifugal power compressor 21 contributes to supercharging the reciprocating internal combustion engine 2, 38
  • the EMS management calculator 6 can then progressively open the take-off turbine discharge valve 47 so as to progressively reduce the work produced by the take-off turbine 4S and the contribution of the take-off turbocharger 41 to the supercharging of the combustion engine. internal alternative 2.
  • the management calculator ES 6 opens the intake compressor jamming valve 44 so that the takeoff compressor 42 stops supercharging the combustion engine. internal reciprocating 2 the latter then being more turbocharged than by the power turbocharger 20, while said computer 6 also fully opens the takeoff turbine discharge valve 4? so that the take-off turbine 45 stops driving the take-off compressor 42,
  • centrifugal power compressor 21 provides both the atmospheric air to be heated in the bl ⁇ shelf exchanger 61 to provide the energy required for the power turbine 27, and both - by racking via the draw-off valve of the power compressor 86 "The atmospheric air necessary for the supercharging of the reciprocating internal combustion engine 2, the said air being cooled in the air cooler of supercharging 10 before being sucked by said engine 2 via the distributor
  • the hot atmospheric air that is dephured by the power turbine 27 is then expelled by said turbine 27 into the outlet duct of the power turbine 30, then mixed at the junction of mixing the QZ 53 with the hot exhaust gas expelled by the reciprocating internal combustion engine 2, then, during their circulation in the regeneration cooling channel 32, said air and gas gases transfer much of their heat to the atmospheric air expelled by the centrifugal power compressor 21, before said atmospheric air finally thrives overheats in the preheater heat exchanger 37.
  • the hot atmospheric air exiting the preheater heat-exchanger channel 37 loses some of its heat when it is defended by the power turbine 27, said heat being transferred to work by said turbine 27, then yields - in the exchanger regeneration 31 - a large part of its remaining heat to atmospheric air expelled from the compressor centnfuge power 21.
  • the thermal regeneration qua constitutes the passage of said air in said exchanger 31 provides a large part of the heat output necessary for the operation of the power turbine 27, while q the additional heating power necessary for the operation of the power turbocharger 20 is.
  • said engine 2 is supercharged without having to undergo the additional oonfrepresslon to the exhaust ordinarily generated by the turbocharger turbines according to the prior art, with the exception of starts since stopping or during certain power transient operations put require temporarily use the take-off turbocharger 41, Consequently, due to the absence of additional compression, the turbocharging and air-regenerating turbocharging device 1 according to the invention makes it possible, with respect to the state of the art and in accordance with exposed preamble year - it has better phasing of combustion in gasoline engines and / or augrientâtio de velurnétrfque their report, This is favorable performance desdit 'engines 1 petrol.
  • said device 1 confers on any internal reciprocating heat engine 2 which is equipped with an intake pressure greater than its exhaust pressure, which produces on the crankshaft 5 dudif engine 2 additional positive and exploitable work. , without additional fuel consumption.
  • the turbocharger power 20 little! continues to exploit the thermal power delivered to the exhaust engine 2 - provided that the temperature of the corresponding exhaust gag thirst sufficient - fear that the centrifugal power compressor 2I delivers a debiiet a pressure highest possible to the turbine of power 27 which returns, drives said compressor 21 in rotation.
  • This strategy makes it possible to keep the power fyrocompressor 20 as available as possible to relay the charge transient turbocharger of the reciprocating internal combustion engine 2.
  • the management computer EMS 6 leaves open the power compressor output valve 57 while maintaining the withdrawal valve of the power compressor 86 closed.
  • the lack of atmospheric air flow that delivers the centrifugal power compressor 21 is reserved for driving the power turbine 27, as well as the entléreté heat recoverable by the exchanger hl ⁇ étagé 61 is reserved for reheating of atmospheric air before it is relaxed by
  • FIG. 5 and 6 show the intercompressor connection valve 68 which can close off the infer-compressor connection duct 67.
  • Said valve 68 makes it possible to reserve when it is kept closed - the degree of atmospheric air flow delivered by the take-off compressor 42 to the reciprocating internal combustion engine 2 to the extent that the power turbocharger 20 is already established in flow rate and pressure as a result of a previous increase in load.
  • said valve 6i allows for example to ensure a sufficient thermal power to the exhaust of the engine ddif 2 by means of the take-off turbocharger 41 before opening the draw-off valve of the power compressor 86, which avoids temporarily imbalance the balance sheet. energy between the thermal power available at the exhaust of said engine 2 for driving the centrifugal power compressor 21 and the supercharging power withdrawn by the discharge valve of the power compressor 66.
  • turbocharger supercharger with air withdrawal and regeneration 1 makes it possible to reduce the maximum temperature at which the take-off turbine 45 is subjected, since the latter is not the low speeds of the reciprocating internal combustion engine 2, where the exhaust gases of said motor-out at a very high temperature including high loads. This makes it possible to adorn said torbine years inexpensive materials
  • this advantage is also the fear d ⁇ power turbine 27 as shown in Figures 1 to 8 as the temperature of atmospheric air in which it allows its input is always smaller than that of g 3 ⁇ 4 exhaust expelled by the alternative internal combustion engine 2, the temperature.
  • said g is already Lowest ⁇ due to the absence of significant pressure against to: écbappement - that that ordinarily found on turbocharged gasoline engines operating regime and eriarge comparable according to the prior art.
  • the power turbine 27 transforms a part of the heat of the exhaust gases expelled by said engine 2 into job.
  • the power of the turbocharger 20 is not subject to air pulsations hereof; has adm ssion and exhaust of the engine to reciprocating internal combustion 2 tesdifes pulses are in fact proportional to false soutlraqe air which can never exceed fifty percent, and are filtered by the internal volume of the conduits 24, 26, 30 and channels 32, which connect the centrifugal power compressor 21 to the power turbine dice.
  • the device 1 according to the invention makes it possible to produce a supercharging system using blown-off turbochargers having only one turbine leap at the exhaust of the internal combustion engine with alternative internal combustion.
  • the 4S take-off turbine > This solves, in particular, the problem of the excessively long temperature rise time of the post-treatment pollutant catalysts linked to the two-stage turbocharging supercharger according to the prior art.
  • the turbines are first heated by the exhaust gases expelled by said engine and the catalyst which is positioned; after the last turtle ⁇ does not receive enough heat to reach its operational temperature within the required time.
  • the result of this problem is a great difficulty, or even an impossibility of remaining below the maximum thresholds of pollutant emissions imposed by the regula- tions.
  • This problem is solved by the device 1 according to the invention.
  • turbocharger 20 makes the latter permanently available to relay the take-off turbocharger 41 without having to restart said turbocharger 20 in rotation from a low speed.
  • said turbocharger 20 can have a significant moment of inertia without the Kinetic beaded can nduire in îransitom 'of engine load Internal combustion reciprocating 2 are signiHea vemenf- augwsei SEA> This will f ite of the mensionnerneni and clocli turbocharger design in 20 for oofêrlr more cheaply performance ,
  • Power 21 may be made of a material with a high resistance to abrasion and fatigue, such material being by reputation heavier, it strategy allows including allow mcirculated exhaust gas at the inlet of said compressor 21 although iesdlts gas convey condensate droplets formed during cooling "of said gas, this latter can be admitted for example via the conduit REOL culafori g of exhaust If such that shown in figures 4 to 6, said conduit . 58 comprising an exhaust gas cooler reeireulês 80 and a valve reiroulaflon qaz
  • turbocharging and air-regenerative supercharging device 1 makes it possible to provide a large quantity of recirculated exhaust gas to the reciprocating internal combustion engine 2 which is supercharged. is an additional factor to improve the efficiency of the engine 2 engine.
  • the turbocharging and air-regenerating supercharger 1 largely solves the problem that the power turbocharger has a lot of energy - thanks to regeneration - to compress a mixture of air atniosphèriquè and recirculated exhaust gas in the intake manifold 11, the additional energy used by the turbocharger power is 20 ordinarily lost in the case of internal combustion heat engines according to the state of the art.
  • the recirculation of the exhaust gases operated by the device 1 according to the invention makes it possible, in addition, to reduce the sensitivity to rattling and the thermal losses of the gasoline engines to recover more calconic energy when the engine is thrown off.
  • the pollutant treatment catalyst 13 is always placed at the regeneration exchanger 31 and possibly before the regeneration pre-mixer 35, Cete mnf guratton makes it possible in particular to recover the heat released by the exothermic combustion of the pollutants in said catalyst 13 to increase, via regeneration exchanger 31 to which may be added the regeneration pre-zero 35, the energy available for the power turbine 21.
  • the pre-êcnangeur regeneration 35 is positioned - with respect to the direction of flow of gzd exhaust expelled by the combustion engine Alternate internal combustion !! 2 - before said catalyst 13,
  • This configuration shown in FIG. 3 has the advantage of reducing the temperature of the exhaust gaids substantially before they pass through said catalyst 13,

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Abstract

Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération (1) pour moteur thermique à combustion interna alternatif (2), comprend un échangeur de régénération (31) clans lequel circulent des gaz d'échappement expulsés par ledit moteur (2), ces derniers cédant leur chaleur à d'autres gaz expulsés par un compresseur centrifuge de puissance (21) avant que ces derniers soient détendus par une turbine de puissance (27) qui entraîne en rotation ledit compresseur (21), puis soient refroidis dans l'échangeur de régénération (31) en cédant leur chaleur aux dits gaz: expulsés par ledit compresseur (21).

Description

DISPOSITIF DE SURAUMENTATiON FAR TU BOCOMPR SSEUR A SOUTIRAGE OfAIR ET REGENTEHAT^ '
La présente invention a pour objet un d speslf de urilte alion par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération pour moteur ermi ue à combustion interne alternatif.
L suralimentation par turbocompresseur et/ou compresseur vofemétrique est une sffàtéiie-efê qui permet - dans certaines conditions d'utilisation - de réduire ta consommation de carburant des moteurs a combustion Interne alternatifs assurant la propulsion des véhicules automobiles. Notamment, ladite suralimentation permet de réduire la cylindrée desdîts moteurs à iso performance, de sorte à en réduire les pertes par pompage et les pertes thermiques, parfoi les pertes par frottement. Cette réduction de cylindrée est communément désignée sous le ferm anglo-saxon « downsi ing
On remarque que le « downsfelng » par l suralimentation est appliqué quasi systématiquement aux moteurs Diesel automobiles, mais de façon plus marginale ; aux moteurs à allumage commandé communément appelés « moteurs à essence Ceci s'explique notamment par le fai qu réduire la cylindrée des moteurs a essence augmente la charge de ces derniers, ce qui favorise Îauto-infiam atîôn spontanée du mélange galeux Introduit dans le ou leurs cylindrefs). Ladite auto-inflammation est indésirable car elle produit du Cliquetis qui peut conduire à l'endommagement voire â la destruction desdits moteurs à essence- Dans le cas des moteur Diesel, ladite aufo-intamrnation est au contraire souhaitée.
Le cliquetis réduit l'intérêt d'appliquer le « downsizing » aux moteurs à essence automobiles, En effet, pour l'éviter il faut fixer le rapport voiumètrique desdits moteurs à une valeur relativement faible- De plus. l est nécessaire de retarder leur point d'allumage lorsqu'ils fonctionnent sous forte charge. Ces deux facteurs dégradent le rendement de moteurs à essence « downsi és » à la fois lorsqu'ils sont utilisés à faibles charges d fait de leur rapport voiumètrique faible, et lorsqu'ils sont utilisés à fortes charges particulièrement sous forte suralimentation, toujours du fait de leur rapport voiumètrique faible mais aussi, du fait de leur point d'allumage retardé. Les moteurs Diese ne sont pas concernés par ces facteurs de dégradation du rendement de sorte que leur appliquer un taux de « do nsi ing » élevé par la suralimentation réduit fortement leur consommation de carburant quelles que soient les conditions d'utilisation du véhicule qu'Us équipent Ainsi, si la Consommation Spécifique Effective des moteurs à essence « do nsizés » ®ugmerà \ drasfi uemeni dans leurs zones de fonctionnement fortement chargées, celle des moteurs Diesel « downsfeé », an contraire, diminue. Ceci constitue l'un des facteurs-clé du succès commercial des moteurs Diesel suralimentés car les véhicules automobiles qui en sont équipés présentent une consommation kilométrique effective faible quel que soi! l'usage qui est feif desdits véhicules.
Pour autant, maigre les mec UÊ# viennent d'être décrits, les moteurs â essence «; downstzês » par la suralimentation présentent une consommation de carburant réduite sur cycle de conduite réglementé par rapport aux moteurs à essence à aspiration naturelle offrant des prestations équivalentes en brio et en puissance. On note que les inconvénients précédemment exposés sont considérablement amoindri si lesdifs moteurs a essence disposent d'un faux de compression variable, similasremenî au moteur dont on connaît les brevets Internationaux W098/51911, WO0O/31377, WO03 008783 qui appartiennent appartenant au demandeur et qui décrivent différents dispositifs mécaniques pour moteur â rapport volnmétrique variabl .
Le moyen; le plu économique, le plus efficace et par vole de conséquence le plus répandu de suralimenter un moteur à combustion interne alternatif â essence ou Diesel est le turbocompresseur, lequel comprend une turbine placée à l'échappement dudit moteur qui entraîne en rotation un compresseur centrifuge positionné â l'admission dudit moteur. Les turbocompresseurs se distinguent des compresseurs dits « voluméfriques » ~ quel qu'en soit le type - en ce que leur compresseur est entraîné non pas par le vilebrequin du moteur à combustion interne alternatif via une transmission mécanique,: mais par leur turbin© au travers de laquelle se détendent les gaz d'échappement dudit moteur pour produire le travail mécanique nécessaire.
Ainsi, les turbocompresseurs récupèrent une partie de l'énergie calorifique disponible; dans les ga d'échappement des moteurs pour produire le travail nécessaire à l'entraînement de leur compresseur centrifuge, Â ce fifre, en mode suralimenté, on remarque que la pression à l'admission des moteurs â essence ou Diesel équipés d'un turbocompresseur reste sensiblement égale à leur pression à; l'échappement. Ceci provient du lait que ledit turbocompresseur exploite effectivement l'énergie calorifi ue des gaz d'échappement desdits moteurs pour suralimenter ces derniers.
Le turbocompresseur appliqué au moteur à essence présente toutefois de lourds inconvénients. En effet, fa turbine placée à iêchappemenf provoque une forte cont epression qui augmente la quantité et la température des gaz d'échappement piégés d'un cycle â l'autre dans la chambre de combustion dudft moteur. Les ga d'échappement ainsi redrcuié auimenieni fortement la sensibilité au cliquetis dudit moteur de sorte qu'il est nécessaire d'en réduire encore l'avance à l'allumage et/ou le taux de compressio au détriment de son rendement.
En autre, contrairement aux moteurs Diesel dont le rendement est élevé, qui fonctionnent en excès d'air, et dont la température de gaz d¾chappement o'exe e as huit cent cinquante à neuf cent degréSrïessmotêurs à essence ont un rendement moins élevé, fonctionnent au voisinage de la stcteehioniétrie de sort que l'énergie libérée par la combustion est diluée dans une moindre masse d'air, et expulsent leurs gaz d 'échappement é une température qui peut monter à mille ou mille cinquante degrés, voire davantage: Il en résulte qui! faut soit réaliser la turbine, son carter et le collecteur qui raccorde ce dernier au môté it i; essence avec des matériaux nobles et co x, soit ou concomitamment et au-delà d'une certaine charge, refroidir le syst me d'échappement dudit moteur pour en protéger les différents organes en sur-injectanf du carburant dans l chambre de combustio dudit moteur, aiHfélà de la stoechiométrie.. Cette dernière stratégie augmente drastiquemeni la consommation de carburant et les émissions pôlluantes des véhicules automobiles dont le moteur à essence est suraliniènfé par tyrhocornpressiur, particulièrement lorsque ledit moteur st utilisé sous fortes charges. Nfalheure sénienf, c'est cette dernière stratégie qui est majoritairement retenue par les constructeurs automobiles du fait de son faible prix de revient
Les inconvénients qui viennent d'être décrits constituen les principaux freins au « downsizing » des moteurs à essence automobiles ca les consommations kilométriques de carburant qu'ils induisent sur cycle d conduite réglementé tel que le « New Européen Dfiving Cycle » (MEDC) peuvent être anormalement inférieures à celles effeetwerneni réalisées en moyenne par les utilisateurs finaux car en conditions réelles de conduites, les moteurs à essence sont ordinairement plus chargés que sur le EDC. Il résulte de cet écart «ne insatisfaction desdlts utilisateurs qui se sentent trompés par des consommations kilométrique avantageuses annoncées pour leur véhicule par le constructeur automobile qui le leur a vendu, tandis qu'il leur est pratiquement Impossible de reproduire lesdifes consommations en conditions réelles de conduite.
On remarque que les compresseurs volumétriques à entraînement mécanique ne résolvent pas ce problème, au contraire, Ils l'aggravent. E effet, ces compresseurs étant entraînés par le vilebrequin du moteur thermique qu'ils suralimentent, ce dernier doit produire un surcroît de puissance important pour assurer cet entraînement, il résulte qu'au même régime, pour délivre la même puissance utile en sortie de vilebrequin— c'est â dire à même Pression Moyenne Effective ~ ledit moteur doit opérer sous une Pression Mo enne Indiquée supérieure du fait de la présence dodit compresseur, ce dernier augmentant la Pression Moyenne de Frottement dudif moteur dans d'importantes proportions. Ainsi, la sur-sensibilité an cliquetis que provoque la confrepres ion à l'échappement supplémentaire induite par la turbine de turbocompresseur est remplacée ~ dans le cas d'un compresseur volumétriqne à entraînement mécaniqu - par une sur-sensibilité au cliquetis de grandeur comparable induite par la Pression o e ne Indiquée supérieure que nécessite l'entraînement mécanique du compresseur volumétrique, mais cette fols, sans que la chaleur perdue à l'échappement ne soif en parti récupérée pour entraîner ledit compresseur. Ainsi, l'usage d'un compresseur mécanique induit une Consommation Moyenne Effective supérieure à celle induite par l'usage d*un turbocompresseur. De plus les compresseurs volumétriques à entraînement mécanique sont complexes, coûteux, encombrants et potentiellement bruyants. Le seul intérêt desdlts compresseurs réside dans leur montée en pression quasi immédiate qui atténue considérablement le temps de réponse de la suralimentation et qui permet au conducteur du véhicule d'obtenir le couple qu'il souhaite dans un délai court.
En effet, le temps de réponse de la suralimentation d'un moteur thermique â combustion interne alternatif suralimenté à essence on Diesel reste tm inconvénient pour tout véhicule automobile qui en est équipé. Si ledit temps est trop long, il faut raccourcir tes rapports de transmission- du vénlcule afin que le hloteur monte plus rapidement en régime et délivre la puissance requise aux oues dudi véhicule dans un délai acceptable. Ceci est nécessaire peur préserver le confort de conduite, le rio et la dynamique du véhicule, Oe leis rapports courts augmentent la consommation kilométrique de carburant éudit véhicule.
On note ue dans l'objectif de réduire le temps dé ré dhse de la suralimentation par turbocompresseur, le moteur Diesel se trouvé égalef¾ént avantagé par rapport au moteur â essence. En effet, le moteur Pesel n'est pas sujet au cliquetis, il fonctionna en excès d'air, et son rendement thermodynamique est élevé. i^ r conséquent sés az d'échappement sont expulsés é plus basse température de sorte quil sf piiôséi.&l ; ¾l? uiper son turbocompresseur d'une turbine à géométrie variable dont les limites de tenue à la température sont plus basses que celle des turbines à géométrie fixe. C'est pourquoi une telle turbine n'est pas fabrioable dans : dés conditions écohdmlquement acceptables dans le cas des moteu s i essence vu la ièm'pëfatùÉs élevée de leurs ga d'échappement résultant à la fois de leur combustion à la stœchlométrie., et de leur rendement plus faible. En outré* le rendement d'une turbine à géométrie variable est plus faible ue celui d'une turbiné â géométrie fixe. De ce fait, elle provoqué une cobtrepresslon plus élevé â Ficnappement pour produire la même puissance d-ehfriînement du compresseur centrifuge. Si ladite contrepression est acce téhle sur un moteur Diesel dont on promeut Faute-inflammation du carburant en sortie d'infect ur, elie l^est dificiiément sur un moteur à essence sujet au cliquetis.
Les fortes variations de rendement de compresseurs et des turbines constituent un autre point critique de la suralimentation par turbocompresseur. Ces variations proviennent notamment du couplage de la maehme velumétique qu'est un moteu alternatif à combustion interne à essence ou iésfel avec les machines centrifuges que sent te compresseur et la turbine du tu feocompresseur; En effet, les grandes variations de pùiësance qui caractérisent l'usage des moteurs à combustion internés alternatifs en autcb oblte, se traduisent par de fortes variations de pression ét de débit lux bornes desdits compresseurs et desdifes turbines. Pour garder un rendement cce a le, les turbocompresseurs nï ainsi dimensioriués sur la base d'un compromis acceptable en re te couple à ias régime, le rendement, le temps de réponse et la puissance max m le des à;eombustion internes alternatifs qui en sont équipés.
Parmi les principaux facteurs qui déterminent le dirnensionnemeni des turbocompresseurs ligure fa limite de pompage de leur compresseur centrifuge. Le pompage s produit dans les zones d'exploitation à -m débit u compresseur centrifuge et peut conduire à la destruction de ee dernier. Les moteurs alternatifs à essence ou Diesel étant des machines volumétnques, lorsque ils; opèrent à bas régime, ils imposent un faible débit audit compresseur le uel peut entrer en zone de pompage. Ceci limite le couple sp cifique accessible â bas régime des moteurs alternatifs à combustion interne îurhocompressès.
Parmi les; solutions qui permettent de reculer le régime minimal du moteur alternatif où est atteinte la limite de pompage de son compresseur cent ifuge de suralimentation figure l'usage de deux furbocom m^eum- au lieu d'un w®% le deux compresseurs et les deu turbines étant respectivement placés en série. Le premier turbocompresseur est en général d grande dimension et est appelé « turbocompresseur basse-pression » tandis que le deuxième est plus petit et est appelé « turbocompresseur haute- ression ». Selon cette configuration, chaque turbocompresseur travaille au plus proche de son rendement optimum en restant dans la plage de régime du moteur thermique qui correspond le mieux a ; ses caractéristiques de débit Ainsi, le turbocompresseur haute-pression opère plutôt à bas régimes car la limite de pompage de son compresseu est trouvée à très bas débit De c fait, il autorise une fort pression de suralimentation à très bas régimes, avec un temp de réponse court. Le turbocompresseur basse-pression opère quant è lui plutif a hauts régimes car son compresseur nécessite des débits plus important pour rester dans sa ; plage d meilleu rendement A régimes infermèdlairee, les compresseur basse-pression et haute-pression coop rent, le premier prèoemprimanf l'air que surcomprlme le second, ce qui confère au système de compresseur è agé ainsi constitué un excellent rendement Isenfreplque, particulièrement lorsqu'un refroidisse» intermédiaire est Intercalé entre lès deux dits compresseurs. La encore, les moteurs Diesel marquent leur a antage su les moteurs à assénée. En effet, sauf à êiœ à taux de compression ¥anabl© du a être dot s d n rapport voiumètrîque défavorable au rendernentrles moteurs èssenee ne peuvent pas prétendre à un couple spécifique aussi élevé q¾e ijelpi aecessifeie aux rnoteurs Diese particulièrement à bas régime oô la ëensîblllté àu cliquetis de oë type de moteur est maximale. De plus, les deux tureines Montées n série ou en parallèle à l'échappement augmentent le temps de montée en température du catalyseur de post-traitement des poSluaptss ëët inconvénient ayant plus de conséquences sur la quantité totale de polluants émis par les moteurs à essence que par les moteurs Diesel,
Quel que self le type de motorisation thermique alternat! m qu'elle équipe, la suralimentation par deux turbocompresseurs resté chère e encombrante. En f êtai aclùèi de là technique, elle est préférentiel destinée à un marché restreint d'automobiles Diesel à haute performance,
On rémarque que le « do nsEtng » des moteurs à essence est lé plus souvent associé à l'injection directe d'essence dite « IDE », qui permét notamment de réduire la sensibilité au cliquetis de ce type de moteur, et d'éviter d'en trop dégrader lé t ux de compression et l'avance à l'allumage, Oomoîtiée avec un ou deux deph&seurs d'arbre à cames, I1DE permet en outre de balayer l charge des moteurs à essence san risquer d'éme le e grandes quantités d'hydrocarbures é l'échappement desdtts moteurs, - 'té balayage de charge permet principalement de réduire l régime oô est trouvée la limite de pompage du compresseur centrifuge du furhocompresseur.. En effet, ledit balafige permet de rendre lesdits moteurs plus perméables en-en ouvrant simultanément les soupapes d'admission et d'êobappémênt durant un laps de temps déte miné, sorte qu'en phase d'admission, il s'èfabllssi au travers desdtts moieurs un débit d'air frais supérieur à celui correspondant à leur cylindrée réelle. Cette stratégie permet notamment de prévoir un compresseur de plus grandes dimensions, mieux adapté aux fortes puissances, tout en conférant a moteur qui en est équipé un couple spécifiqu élevé à bas régimes. On note cependant que le balayage de charge n'est possible que sur une plage de régime étroite ou l pression à l'admission du moteur reste supérieure â On rema ue qu'en automobile, cm recherche des turbocompresseurs do t l'ensemble tournant compresseur-arbre-turbine présente le plus petit momen d'inerti possible de sorte à réduire au maximum le temps de réponse de la suralimentation et les pertes cinétiques qu elle indoit, aintenir ledit ensemble tournent en rotation à vitesse relativement élevée même en afesenee de besoin en suralimentation constitue également une autre stratégie, i conduit toutefois a une surconsommation énergétique significative, du f it de la contrepression à l'échappement additionnelle permanente qui en découle.
On note aussi que les turbocompresseurs comprennent un compresseur œntnfuqe et une turbine dont le fonctionnement et le rendement sont optimaux quand la veine de ga qui les traverse s'écoule en continu. Pour autant, lesdits turbocompresseurs suralimentent des moteurs alternatifs dont la veine de gaz circule de façon puisée dans leurs conduits d'admission et d'échappement il résulte démet e contradiction une dégradation du reoderneni dudèt compresseur et de ladite tur¾ine à cause d'une part, des variations de débit instantané, et d'autre part, de la difficulté à récupérer l'énergie cinétique des gai dans la
Dans ce contexte, les carters de turbine à double volute dits « vln-scroll ¾ améliorent le rendement des turbines de turbocompresseur e leu permettant de mieux exploiter l pression dynamique que génèrent les bouffées de §az d'écbappement expulsées des moteurs alternatifs. Toutefois, ces carters sont complexes à réaliser et coûteux.
C'est pou résoudre en grande partie les problèmes qui viennent d'être décrits liés à la suralimentation par turbocompresseur des moteurs à combustion interne alternatifs, que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention prévoit ~ selon un premier mode particulier de réalisation ne prévoyant qu'un seul turbocompresseur ~ que :
* La turbine de turbocompresseur ne génère plus de contrepression à l'échappement ce qui augmente le rendement du moteur à comoustlon interne ; alternatif qui en est équipé car d'une part s'il s'agit d'un moteur à allumage commandé, le faux de compression de ce dernier admissible sous fortes charges peut être augmenté de même qu son avance à l'allumage, et d'autre part, quel que sort ledit moteur alternatif, le travail positif que pfod it! sur le vilebrequin la pression : d'admission de suralimentation n'est plus annulé par un travail négatif de même importande conssmfîié par iecli iledre uin pour vaincre la con repression à l'échappement ;
En conséquence du point précédent, sous fortes charges, la même Pression è ënn Effective est obtenue avec une charge en air et e carburant plus ble ce qui réduit encore la sensibilité au cliquetis du mcfeur à combustion interne alternatif si ce dernier est à essence, et ce qui réduit - que te moteur soit â essenc ou Diesel ~ la quantité consommée de carburant à mime travail produit sur le vilebrequin dudii moteur; de sorte que ce dernier présent une Consommation Moyenne Effective réduite ;
En conséquence des deux points précédents, sous fortes charges, une partie de l'énergie calorifique des gaz d'échappement est convertie en travail mécanique supplémentaire disponible en sortie du vlleoréqnln d¾î moteur essence ou Diesel ;
Pour une même Pressio Moyenne Effective, le travail total qui est transmis par le piston de combustion du moteur à combustion Interne alternatif au vilebrequin dudit moteur est réduit, ce qui réduit sensiblement les pertes bar frottement d ce dernier ;
Il n¾sfhplus nécessaire de sur-enrlchir la charge des moteurs à essence suralimentés, la température de leurs gaz d'échappement étant signifcaîivément réduite par rapport à l'état d fart du fait que la turbine de turbocompresseur ne génère plus de contrepression à l'échappement ;
A mime pression et débit de suralimentation, particulièrement dads le cas des moteurs à essence, la température des gaz qui ëriraînent II turbine de turbocompresseur est sigrsiicativement réduite par rapport à l'état de l'art, ce qui évite de recourir à des matériaux nobles pour réaliser ladite turbine de même que son carter et ses conduits, ceci permettant de réaliser ladite turbine à bas coût, avec une fiabilité et une durabilité augmentées ; l'énergie dispon ble pour la turbine de turbocompresseur pour entraîner le ôoniprésseur cenîrituge est particulièrement élevée, ce qui permet notamment d'augmente sous fortes ebarges - le taux de gaz d'éc appemepf re~cireulés de la charge introduite dans le ou les c lindreCs) des moteurs à essence, et le rapport air/carburant d la c arge Introduite dans ï ou les eyJindre(s) des moteurs Diesel, ces augmenta ions étant favorable au rendement desdits frét u s ;
Un rnerne compresseur centrifuge peut fournir une pression d'admission élevée sur toute la plage de régime du moteur alternatif qu'il suralimente on restant principalement dans sa plage de meilleur rend m nt d'une part, et éloigné de sa limite de pompage d'autre part de sorte que le même dit compresseur permet de fortement réduire la c lindrée et te régime moyen d'exploitation des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs selon les stratégies respectivement connues sous les ternies anglo-saxons de « downsi ing » et de « downspeeding » ;
• te tur ocompresseu utilisé est plus gros que celui gui serait retenu selon l'état de l'art pour un même moteur et pour délivrer la même puissance. Le compresseur centrifuge et la turbine dudit turbocompresseur étant ainsi de plus fortes dimensions, leur rendement est plus élevé ;
La faculté des moteurs à taux de compression variable à recevoir de fortes pressions de suralimentation dès le plus bas régimes sans subir de cliquetis est exploitée plus avantageusement, lesdits moteurs pouvant réduire leur rapport volumétrkpe â fortes charges pour éviter ledit cliquetis tandis yïls peuvent augmenter ledit rapport à charges partielles pour délivrer le rendement thermodynamique le plus élevé possible,
Selon un deuxième mode de réalisation à deux turbocompresseurs, le dis ©s¾rf;de suralimentation pa turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention prévoit que : m Le temps de réponse du dispositif de suralimentation est particulièrement court notamment grâce à l'emploi d'une part, d'un turbocompresseur de décollage spécifiquement dlmenslonné pour assurer au moteur à essence ou Diesel qu'il suraliment une forte pression d'admission dès les plus bas régimes, et d'autre part, d'un turbocompresseur de puissance fournissant audit moteur une forte pression d'admission à moyens et hauts régimes, ledit turoocompresseur d puissance restant en pem henee en rotafc rêgimèlltëvê même en l' bsence de toute suralimehf ibn dndit moteur ;
Il n'est plus nécessaire de balayer la charge des moteurs à essence au moy& dë déphasetirs d'arbre â cames et de llnjection directe d'e&sénce pour optimiser le dimensionnement des compresseurs centrifuges de suralr
Les deux turbocompresseurs peuvent opérer à tèmpérâîurë suffisamment basse pour être réalisés dans des matériau â ba coûts, éf présenter une excellente fiabilité et durahilité. dispositif de suralimentation par turbocompresseur â t n selo l'invention permet ;
De réaliser des moîeyrs thermiques alternatifs extrêmement
une puissance et un couple spécifiques élevés ;
De réduire voire d'éliminer le handicap énergétique qu'ont les moteurs â essence par rapport aux moteurs Diesel et qui consiste principalement en des Consommations Spécifiques Effectives plus êlevéés à fortes charges, avec a la clé plus de compétitivité redonnée aux moteurs à essence par rapport aux moteurs Diesel ;
En conséquence du point qui précède, de réduire voire d'éliminer la déception des utilisateurs finaux de véhicules à moteur à essence fortement suralimenté qui constatent qu'en conditions réelles dé conduites, les consommations de carourant kilométriques de leur véhiculé sent nettemen plus élevées que celles annoncées peur ledit véhicule par le constructeur automobile qui le leur a vendu ;
D réduire la consommation de carburant et les émissions associées de diox d de carbone des véhicules automobiles â · moteur thermique â combustion interne alternatif que ce soit sur cycle de conduite réglementé, ou en conditions ordinaires de conduite, quelles que soient ces dernières * D'améliorer les performances et le dynamisme des véhicules anto o iles sans augmenter leur consommation moyenne on conditions ordinaires de conduite ;
D'augmenter la Habilité, la robustesse et la durabillfé u s¾
'^suralimentation desdits véhicules.
Le dispositif do suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération selon l'invention peut être prévu dans le cadre de toute application y compris non-automobile, recourant à un moteur thermique à combustion Interne alternatif Diesel ou à essence dont l'allumage est commandé par étincelle eu par compression, que ledit moteur soit â taux de compression fixe 00 variable, que le carburant qu'il consomme soit liquide ou gazeux, et que ledit moteur exécute un cycle à 2-temps, à 44empst ou à un nombre quelconque de temps.
Les autres caractéristiques de la présente invention ont été décrites dans la description et dans les revendications secondaires dépendantes directemen ou Indirectement de la revendication principale.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénorations prévu pour un moteur thermique à combustion interne alternatif lequel comprend au moins un cylindre de combustion, au moins un piston de combustion relié à au moins un vilebrequin, au moins un filtre a air d'admission comprenant une entrée reliée â une entrée d'admission du moteur et une sorte reliée à un répartiteur d'admission via un conduit d'admission du moteur thermique; via un conduit d'entrée de répartiteur d'admission et via un papillon de vannage admission, ledit moteur comprenant aussi au moins une ligne d'échappement laquelle débute par un collecteur d'échappement prolongé d'un conduit de sertie de collecteur d'échappement qui comporte un catalyseur de post traitement des polluants, ladite ligne comprenant également un silencieux d'échappement et se terminant par une sortie de ligne d'échappemen tandis que ledit moteur est piloté par au moins un calculateur de gestion EUS, comprend
* Au moins un écbangeur de régénération qui comporte au moins un canal de refroidissement de régénération dans lequel peuvent notamment circuler des gaz -d'échappement qu'expulse le moteur fnermiqne à combustion Interné alternatif via le conduit de sortie de collecteur d'échappement lesdifs ga pouvant se refroidir au contact des parois Internes dudit canal de refroidissement avant d'atteindre ia sertie d lign d'échappement, ledit échangeur rem o tant également au moins un ca l de réchauffage de régénération dans lequel peuvent circuler d*aufjes gaz gui peuvent se rèehaufer au contact des parois Internes άιιύϋ canal de réchauffage tandis que les gaz gui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de fégérïérÉtîô'rt' peuvent céder leur chaleur au?( autres gâ¾: pouvant circuler dan lé canal de réchauffage de régénération ;
# au moins un turbocompresseur de puissance qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance pouvant comprimer les autres gaz, ledit' compresseur comportant une entrée au moins reliée à entrée d'admission du moteur via un conduit d'admission du compresseur de puissance tandis qu'il comporte une sortie gui peut être reliée soit au répartiteur d'admission via le conduit d'entrée de répartiteur d'admission, soif au canal de réchauffage de régénération, soit aux deux, via au moins un conduit de sortie de compresseur de puissanc ;
» au moins une turbine de puissance que comporte le turbocompresseur de puissance et gui peut détendre les autres gaz pour entraîner en rotation le compresseur centrifuge de puissance, ladite turbine comportant une entrée relié au conduit d sortie de compresseur de puissance via le canal de réchauffage de régénération puis via un conduit d'admission de la turbine de puissanc interpose entre ledit, canal et ladite entrée, tandi ue ladite turbiné comporte une sortie reliée directement ou indir€¾témertt a la sortie lappemenf via un conduit de sortie de la turbine de puissance.
Le dispositif e suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente Invention comprend des gaz d'échappement q y'expulse; le moteur thermique à combustion interne alternatif via le conduit de sortie de collecteur d'échappement qui sont mélangés avan d'être introduits dans le canal de refroidissement de régénération au niveau d'une Jonction de mélange de gaz avec les autres gaz qu'expulse l turbine de puissance via le conduit de sortie de la turbine de puissance, les ga d'échappemen et lesdits autres gaz circulant ensemble clans ledit canal de refroidissement avant d'ateindrè la sortie de ligne d'échappement
Le dispos!! de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente Invention comprend des gaz notamment d'échappement qui circulent, dans le canal de refroidissement de régénération qui se déplacent en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de régénération tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou partie des parois internes dodif canal de refroidissement forme aussi sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudit canal de réchauffage, ou inversement
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oon pres qr de puissance et un conduit de
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de puissance; qui sont reliés entre eux par un conduit de eontourhement du dortipresseur de puissance qui peut être obturé par une vanne de compresseur de puissance.
Itif de suralî atson par turbocompresseur a seuitage d'air et régénératio uiv nt I a présente invention comprend u conduit de con du nefnent du de puissance qui comporte un compresseur centrt uga d'amorçage.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission de la turbine rie puissance et un conduit de sortie de la turbine de p issanee qui sont reliés; entre eux par un conduit de décharge de la tur inè de puissance qui peut êtré o iaré par une vann de décharge de la turbine de puissance. te dssposittf de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit dé décharge de l tur ide d puissance qui comprend au moins une turbine motrice d'éeréfage dé puissance.
Le dispositif d suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit dé sortie de compresseur de puissance et un conduit de sortie de collecteur d'échappement qui sont reliés entre eux par un conduit -de piquage d¾ir de suralimentation qui peut être obturé par une vann de piquage d'air de suralir
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur a soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend une parié du conduit d'admission de la turbine de puissance qui constitue pour partie un pré-éçhangeur de régénération en formant au moins un canal de réchauffage de pré-êei anqeu dans lequel peuvent circuler les autres g après que ces derniers aient été expulsés par le compresseur centrifuge dé puissance puis se soient rêcbauîlés au èontàct des parois Internes du canal de richauffage de régénération, ledit prê-échangeur comportant également au moins un candi de refrpidïssément de pré-èc angeur que forme une partie du a&Hd¾: e sortie de collecteur d'échappement et dans lequel peuvent circuler les gaz
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te dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et iépiiération suivant la présente invention comprend un conduit d'idmisslon du moteur t ermique qui comprend au moins un compresseur de décollage. le dispositif de suralimentation par t«rt>ocompmssëur' -à- : d'at et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du compresseur de puissance qui est relié à l'entrée d^dmissibn du moteur par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance qui contourne te comeresséur de décollage.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'alimentation directe du compresseu de puissance qui comporte un ctapot anti-retour d'alimentation directe de puissance permettant aux gaz circulant dans ledit conduit dfaller depuis l'entrée d'admission du moteu vers le conduit d'adniissioo du compresseur de puissance mais non l'inverse. te dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un compresseur de décollage qui comprend une sortie qui est reliée au conduit d'entrée de répartiteur d'admission par un conduit de soufflage diréot d compresseur de décollage Indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit de soufflage direct du compresseur de décollage qui comporte un clapet anii retour de soufflage direct de décollage permettant aux gaz circulant dons ledit conduit d'aller depuis le compresseur de décollage vers le conduit d'entrée de répartiteur d'admission mais non l'inverse.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend un condaif de soufflage direct du compresseur de décollage gui est relié au conduit d*âlimenta !on directe du compresseur de puissance par un conduit de liaison inter-compresseurs qui peut être obturé par une vanne de conduit de iiaisoo inter-compresseurs . L Lee ddiissppoossiittiiff ddee ssuurraalliimmeennttaattiioonn ppaarr ttuurrbbooccoommpprreesssseeuurr àà ssoouuttiirraaggee dd''aaiirr eett rrééggéénnéérraattiioonn ssuuiivvaanntt l laa pprréésseennttee i innvveennttiioonn ccoommpprreenndd uunn c coommpprreesssseeuurr d dee ddééccoollllaaggee ;; qguui ppeeuutt êêttrre eennttrraaîînnéé eenn rroottaattiioonn p paarr aauu mmooiinnss uunn®e ttuurrbbiinnee ddee ddééccoollllaaggee p poossiittiioonnnnééee ssuurr llee c coonndduuiitt ddee ssoorrttiiee ddee
Figure imgf000020_0001
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant fa présente invention comprend un compresseur de déc lage i qui comprend une entrée et une sortie reliées entra-elles par u conduit de eontournement de compresseur de décollage qui peut êtr obturé par une vanne de eontournement de compresseur de décollage. te dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la présente invention comprend une turbine de déeeilag e qui comprend une entrée et une sortie reliées entre-elles par un conduit de décharge de turbine de décollage qui peut être obturé par une vanne de s de turbine de décollage.
Le dispositif de suralimentation par tu bocompresseur â soutirag d'air et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du compresseur de puissance et un conduit d'entrée de répartiteur d'admission qui sont reliês entre eux par un conduit d'admission directe gui peut être obturé par une vanne d'admission directe.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage û'm et régénération suivant la présente invention comprend un conduit d'admission du moteur t ermique et/ou un conduit d'admission du compresseur de puissance qui est(sont) reliê{s) avec la ligne d'échappement par un conduit de recircuiat cn des ga d'échappement: gui peut être obturé par une vanne de recïroulation des gaz d'échappement
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la présente Invention comprend un conduit de reeirculatson des g d'échappement qui comporte un refroidisseur des gaz d'échappement recirculés. teûlsposftif de suralimentation par turbocompresseur i soufrage d'air et rêgènèrâtlén suivant la présente invention comprend tout ©y partie do la surface e érieurei et/ou intérieure du conduit de sortie de compresseur de puissance et/ou du conduit d'admission de la turbine de puissance W u de fée angeur de régénération et/ou du pré-écbangeur de régénération et ou du conduit de sertie de coiîéctèuf d'échappement et/ou de la ligne d'échappement qui est revêtu d'un écran; thermique.
La description qui va suivre en regaf d des dessins annexés, donnés à titre d¾émplés non limitatifs permettra de mieux comprendre llnvention, tes c actère I ues qu'elle présente, et k avantages qu'elle est susceptible de
;
Figure imgf000021_0001
conduit d'à Jnilssion figure 4 illustre le schéma de principe d'une variante particulièrement adaptée aux moteurs à combustion interne alternatifs destinés a la propulsion
Figure imgf000022_0001
terminant par une sortie de ligne d'échappement 18 tandis que edit moteur 2 est piloté par au moins un calculateur de gestion E S S.
"On voit sur les figurés 1 à 8 que le dispositif de suralimentation par turbocom resseur à soutirage d'ai et régénération 1 comporte au moins un écnangeur de régénération 31 qui comporte au moins un canal de refroidissernent de régénération 32 dans lequel peuvent notamment circuler des gaz d'échappement qu'expulse te moteur thermique à eomhusfion interne alternatif 2 via le conduit de sortie de collecteur d'échappement f lesdit gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes dw canal de refroidissement 32 avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement 18, ledit échangeât 31 comportant également au moins un canal de réchauffage de régénération 33 dans lequel peuvent circuler d'autres gaz qui peuvent se rêchaufferau contact des parois internes dudi canal de réchauffage 33 tandis que les gaz qui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de régénération 32 peuvent céder leur chaleur au autres gaz pouvant circuler dans le canal de réchauffage de régénération 33;
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, l'échangeur de régénération 31 peut être fxe sous un véhicule automobile que peut propulser le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 au moyen de fixations rigides ou élastiques, Dans ee contexte, le canal de refroidissement de régénération 32 et/ou le canal de réchauffage de régénération 33 que comporte i'éehangeur de régénération 31 peuvent être reliés directement ou indirectement audit moteur 2 au moyen d'au moins un conduit et/ou d'une bride de découplage qui réduit l'intensité des mouvements et des vibrations qu transmet ledit moteur audit échangeur 3
En outre, les figures 1 â 8 illustrent que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comporte aussi au moins un turbocompresseur de puissance 20 qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance 21 pouvant comprimer les autres gaz, ledit compresseur 21 comportant une entrée au moins reliée à enfréé d'admission du moteur ίδ1 ou à une autre admission quelconque via un conduit d'admission do compresseur de puissance 19 tandis qu'il comporte un sortie qui peut être reliée soit au répartiteur d'admission 1 1 via le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52, soit au canal de réchauffage de régénération 33, soit au deux, via au moins un conduit de sortie de compresseur de puissance 24s le compresseur centrifug de puissance 21 pouvant être axial eu radial, mo o, bi ou mulfl étagè, constitué de toute matière plus eu moins résistant à la température et/ou à l'oxydation et être - de manière général ~ de tout type connu de l'homme de l'art.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 comprend de plus au moins une turbine de puissance 27 que comporte le turbocompresseur de puissance 20 et qui peut détendre les autres gaz apres que ces derniers aient été comprimés par le compresseur centrifuge de puissance 21 pour entraîner en rotation le compresseur centrifuge de puissance 21 , ladite turbine 2? comportant une entrée reliée au conduit de sortie de ; compresseur de puissance 24 via le canal de réchauffage de régénération 33 puis via un conduit d'admission de la turbine de puissance 26 interposé entre ledit canal 33 et ladite entrée, tandis que ladite turbine 27 comporte u e sortie reliée directemen ou indirectement à la sortie de ligne d'échappement. 18 ou à une autre quelconque sortie via un conduit de sertie de la turbine de puissance 30,
On note d'ailleurs que la turbine de puissance 27 peut être axiale ou radiale, à géométrie fixe ou à géométrie variable en étant par exemple logée dans un carter muni d'aubes dent l'orientation angulaire peut être modifiée par le calculateur de gestion E S 8 au moyen d'un aetionneur pneumatique, élecfropnèumafigue, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique- On note que ladite; turbine 27 peut aussi être mono, bl ou multi-êfagêe, constituée de toute matière plus ou moins résistante â la température et/ou à l'oxydation et être - de manière générale ~ de tout type connu de l'homme de l'art
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, la turbine de puissance 27 peut être reliée à un moteur- générateur qui peut produire de l'électricité lorsqu'il est entraîné en rotation par ladite turbine 27 ou qui peut lancer cette dernière en rotation lorsqu'il est soumis au passage d'un courant électrique.
Selon un autre mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention, le conduit d'admission de la turbine de puissance 20 peut comporter une chambre de combustion qui comprend un dispositif ?3 d'alimentation en carburant tel un injecteur, et un dispositif d'allumage pouvant êtr par exemple une bougie d'a lumage. Ladite chambre de combustion a pour fonctioti dè surchauffer les autres gaz pour que cas deniers fournissent plus d'énergie à la turbine de puissance 27, lesdits mt s- gaz servant dé comburant dans le pr cessus d combustion opéré dans ladite chambre.
En alternative, la chambre de combustion précédemment évo uée peut êtr remplacée pa une chambre d'explosion dans laquelle s'accumule un mélange air-carburant ledit air étant constitué des autres gaz tandis que ledit carburant est apport par un dispositif d'alimentation en carburant tel un injecteur, édit mélange étant ensuite mis à feu par un dispositif d'aliumagé pouvant être par exemple une bougie d'allumage. Â titre de perfectionnement, ladite chambre d'explosion peut coopérer avec au moins un clapet anti-retour positionné en amont de ladite chambre par rapport à l'écoulement des autres g dans le conduit d'admission de la turbine de puissance 28 afin que l'intégralité de la poussée provoquée par la combustion dudït mélange serve â l'entraînement de la turbine de puissance 27.
Comme illustré en figures 2 â 5, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération 1 prévoit que les § az d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 via le conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 sont mélangés avant d'être Introduits dans le canal de refroidissement de régénération 32 au niveau d'une jonction de mélange de gaz 53 avec les autres gaz qu^expolse la turbine de puissance 27 via le conduit de sortie de la turbine de puissance 30, les gaz d'échappement et lesdits autres ga circulant ensemble dans ledit canal de refroidissemênt 2 avant d'atteindre la sortie de ligne d'échappement 18,
Selon le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 suivant l'invention, les gaz notamment d'échappemen qui circulent dans le canal de refroidissement de régénération 32 peuvent se déplacer en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz qui circulent dans le canal de réchauffage de régénération 33 tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces formé tout ou partie des parois Internes dudlt canal de refroidissement 32 forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes -ùuàii canal de réchauffage 33, ou inversement. On remarque que l'échangeur de régênérati n à cor re-conrant 34 qui résulte de cet gencement peut être réalisé par empilement rie tôles fixées entre-elfes, pa assemblage de tubes, ou par tout autre mode de conception et de fabrication connu de l'homme d l'art et applicable aux êchangeurs de chaleur,
Aussi, le dispositif de suralimentation par turbocompresseu à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention prévoit que le conduit d'entrée de répartiteur d'admission S2 peut comporter un refroidisseur d'air de suralimentation 10 qui refroidit l'air que comprime le compresseur centrifuge de puissance 21 avant que ledit air n'atteigne le répartiteur d'admission 11, ledit refrosdisseur 10 pouvant par exemple être de type air/air ou air/eau. Dans ce dernier cas, ledtte eau peut provenir d'un circuit de refroidissement que peut comporter le moteur thermique à combustion interne alternatif s, ou d'un circuit d'eau froide indépendant.
On remarque sur les figures 1 à 3 que le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut comporter un clapet anti-retour de sortie de compresseur de puissance 25 permettant aux gaz circulant dans ledit conduit 24 de sortir du compresseur centrifuge de puissance 21 mai pas d'y retourner.
En alternative illustrée en figures 4 à 8, le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut comporter une vanne de sortie de compresseur d puissance 5? qui peut mettre en relation la sortie du compresseur centrifuge de puissance 21 avec le conduit d'admission de la tur ine de puissance 28, ou qui peut obturer ledit conduit de sortie 24, Ladite vanne 57 peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte â autoriser ou non le passage de ga£ dans ledit conduit de sortie 24, ladite vanne 57 pouvant être constituée d'un volet, d'uni boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l¾omme de f art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 5? pouvant être piloté en ouverture on en fermeture par le calculateur de gestion EMIS 6 notamment an moyen d'un actlooneur pneumatique, èiectropneumatiqye, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.
On remarque en figures 5 et 6 que le conduit de sortie de compresseur de puissance 24 peut aussi comporter une vanne de soutirage du compresseur de puissance 6β qui peut mettre en relation ledit conduit de sortie 24 avec le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 52. De manière similaire à la vanne de sortie ; de compresseur de puissance §7, l vanne de soutirage du compresseur de puiss nce 66 peut être constituée d¾n volet, :;dsun boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de fart permettant 'ooturer ou d'ouvrir un conduit, tandis que ladite vanne 66 peut également être pilotée en; ouverture -ou en fermeture par le calculateur dé gestion EM8 6 notamment au moyen d'un acfionneur p eiiniatl ye, éiécffopdèumati ue. électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.
Selon une variante du dispositif de suralimentation par tufoôeompœsseur à soutirage d'air et régénération 1 , le conduit d'admission du compresseur de puissance; 19 et l conduit de sortie de compresseur de puissance 2 peuvent être relies entr eux par un conduit de contGurnement du compresseur de puissance 22 qui peut être obturé par une vanne -de contournement du compresseur de puissance 23 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouvert de sorte à autoriser ou non le passage de gai dans ledit conduit de con otirnement 22, ladite vanne 23 pouvant être constituée d'un volet, &un boisseau, d'une soupape ou de tou autre moyen connu de l'homme de l'ar permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, ladite vanne 23 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion Er¾S 6 notamment au moyen; d'un actionneur pneumatique, êiectropneuméti^ue, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.
A titre d'autre vari ts 'du dispositif de suralimentation pa turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 Illustrée en figure 1 et 2, le conduit de contournement du compresseur de puissance 22 peut comporter un compresseur centrifuge d'amorçage 39 qui peut aspirer des gaz dans le conduit d'âdn lsslon du compresseur de puissance 19 et/ou le conduit d'admission du moteur t etmi ue 8 pour les refouler dans le conduit de sortie de compresseur d puissance 24 afin de mettre en rotation le compresseur centrifugé de puissance 21 et la turbine- de puissance 27 que comporte le turbocompresseu de puissance 20, par exemple lors du démarrage du moteur thermique à combustion Interne alternatif 2,
A cette Uri, un moteur électrique de compresseu d'amorçag 413 peut être mécaniquement relié au compresseur centrifuge d'amorçage 39, le calculateur 2β de gestion. E S 8 pouvant mettre sous tension ledit moteur électrique d sorte que dern er mette ledit compresseur 39 en rotation.
Selon un mode particulier d réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'Invention, le moteur électrique de compresseur d'amorçage 40 peut être remplacé pa «ne turbine pneumatique ou hydraulique, p une transmission ruécanigue reliée au vilebrequin S, ou par tout autre moyen d'entraînement
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit en outre que le conduit d'admission de la turbine de puissance 26 et le conduit de sortie de la turbine de puissance 30 peuvent relies entr eux par un conduit de décharge de la turbine de puissance 28 qui peut êtr obturé par une vanne de décharge de la turbine de puissance 29 qui peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage d'un gaz dans ledit conduit de décharge 28, ladite vanne 20 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de llionime de Part permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit et ladite vanne 29 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EfylS 6 notamment au moyen d'un aotionneur pneumatique, èleetropneurnatique,: électrique, hydraulique ou éiectro- liquè.
Comme le montrent les figuras 4 1 8, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur a soutirage d'air et régénération 1 prévoit également que le conduit de décharge de la turbine de puissance 28 peut comprendre au moins une turbine motrice d'êerêtage de puissance 48 qui peut entraîner en rotation un générateur d'électricité d'écrêtage de puissance 49, ladite turbine 28 pouvant être de type mono ou mult étagèe et de type volumétrique ou centrifuge tandis que ledit générateur d'électricité 49 peut produire du courant continu ou! alternatif, à haute ou basse tension.
A titre d'alternative, l turbine motrice d'écrêtage de puissance 48 peut être reliée directement ou indirectement par des moyens mécaniques au vilebrequin 5 pour assister le moteur thermique à combustion interne alternatif 2, tes figures 1 et 2 montrent ques selon une variante d réalisation do dispositif de surali entation par turbocompresseur à soutirage d'air et rê|éneration 1 , conduit dé sortie de compresseur de puissance 24 et le ooitdoit de sortie de colte€fepr ¾iêc apperoenl 54 peuvent être reliés entre eux par un conduit de piquage d'air de suralimentation 55 qui peut être obturé par une vanne de piquage d'air de suralimentation 58 laquelle peut être maintênue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de ga dans ledit conduit de piquage 55, ladite vanne 66 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre mo en connu de l'homme de l'art pefûmfâfîant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 56 pouvant être pilotée en ouverture eu en fermeture par le calculateur de gestion EivtS 6 notamment au moyen d'un ae!!onneur pneumatique, êleetropneumatique, électrique. ; hyd auli ue ou électro-hydraulique.
On note que - selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention - le conduit de piquage d' u- de suralïmentltîon 55 peut déboucher dans le conduit de sorti de collecteur d'échappement 54 e amont du catalyseur de post-tralfen luants 13 de sorte qu les g z d'échappement qu'expulse le moteur thorwii ue à combustion interne alternatif 2 soient mélangés avec l s gaz sortant du conduit de piquage d'air de suralimentation 55 préalablement à leur passage â
'intérieur çfudl catalyseur 1 3,
'· Comra · montrent les figures 3 et S, une partie du conduit d'admission do la turbine de puissance 28 peut constituer pour partie un prè-échangeur de régénération 35 en formant au moins un canal de réchauffage de pré» écnaogeur 37 dans lequel peuvent circuler les autres gaz après que ces derniers a fit 'étê expulsés par le compresseur centrifugé de puissance 2 puis se soient réchauffés au contact des parois internes du canal de réoiiauffage de régénération 33, ledit pré~écbangeur 35 comportant également au moins un canal de refroidissement de pré~échangeur 36 que forme une a du conduit de sortie de collecteur d'échappement 54 et dans lequel peuvent circuler les g z d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif s; ces derniers gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes é â canal de refroidissement 36 en cédant leur chaleur aux autres az expulsés pi ar le compresseur centrifuge de puissance 21.
Figure imgf000030_0001
ompresseur centrifuge de puissance 21 et avant que ces derniers m tmiê clans le canal de réchauffage de régénération 33. ledit post-échangeur 70 comportant également au moins un canal de refroldissënienf de posf» échangeur 71 que forme une partie du conduit de sorte de la "turbine de puissance: 30 et clans lequel peuvent circuler lesdlts autres gai après que ces derniers aient été expulsés par la turbine de puissance 27.» s derniers autres gaz pouvant se refroidir au contact des parois internes ûuâïi canal de refroidissement 71 en cédant leur chaleur aiixdifs autres gaz expulsé par le compresseur centrifuge de puissance 21„
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de suralimentation 1 suivant ilnventien, les autres gaz qui circulent dans canal de réchauffage de post-éehangeu 72 peuvent se déplacer en direction approximativement inverse de celle suivant laquelle se déplacent les autres gaz. qui circulent dans le canal d refroidissement de post-échangeur 71 tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont l'une des faces forme tout ou parie de parois internes dudif canal de réchauffage 72 forme aussi, sur sa face opposée, tout ou partie des parois internes dudît canal de refroidissement 71, ou inversement. Le post-êcha geur de régénération à confre-oôurant qui résuite de cet agencement peut être réalisé par empilement de tôle fixées entrè-eiles, par assemblage de tubes, ou par tout autre mode de conception et de
connu de l'homme de fart et applicable aux échangeurs rie chaleur.
La Igure 8 illustre que le post échangeur de régénération 70 et f écbangeur de régénération 31 peuvent être accolés pour former communément un échangeur bi~étagé 61 comportant au moins six orifices d'échangeur 89' respectivement et directement ou indirectement reliés an conduit de sortie de compresseur de puissance 24, au conduit d'admission de la turbine de puissance 26, â la sortie de ligne d'échappement 18, au collecteur d'échappement 12 et au snd dê sortie de la turbine de puissance 30.
On note qu'avantageusement, ledit échangeur bi-étagé 81 peut être un échangeur à plaques, chaque plaque pouvant être constituée d'une ine tôle en acier inoxydable dont le relief est ouvragé pour d'une pari, offrir une grande surface d'échange thermique et d'autre part, promouvoir un écoulement non laminaire des gax à la surface de ladite tôle. On remarque qu selon cette configuration, lesclles plaques peuvent être enserrées entre deux plénums dont la structure ermet d'apporter à réchangeur bt-étagé 61 la rigidité recherchée tout en assurant l'acheminement des g z. entr les orifices d'êel angeur 8§ et des connecteurs non représentés sur lesquels peuvent être raccordés les différents conduits reliant t'échangeur i-étagé 01 aux organes 24, 26, 16, 12,
30 précédemment ènumérés.
La figure 3 illustre que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage; d'ai et régénération 1 comprend, selon un mode particulier de réalisation, un conduit de sortie d compresseur de puissance 24 et/ou un conduit d'adniission de la turbine de puissance 28 qui peut comporter un réservoir de pression de suralimentation 38.
En outre, suivant ce qu'illustrent les igures 4 à 8, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et ^génération 1 peut comporter un conduit d'admission du moteur thermique 8 qui comprend au moins un compresseur de décollage 42 qui peut aspirer un air atmosphérique ou un gaz; notamment via entrée d'admission du moteur 51 tandis que ledit compresseur 42 peut être centrifuge, vo umétrlqne, à aubes, à piston, à palettes, â spirale ou de tout type connu de Fhomme de fart, qu'il peut être entraîne en rotation par tout moyen électrique, pneumatique, hydraulique, ou mécanique, et que sa sortie peut comporter un refroldisseur d'air de suralimentation eu être reliée directement ou indirectement à ce dernier.
Les figures S et 8 montrent que le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 peut être relié à l'entrée d'admission du moteur 61 par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 qui contourne le compresseur de décollage 42.
On remarque d'ailleurs que le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 62 peut comporter un clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance 83 permettant a x gaz circulant dans ledit conduit 82 d'aller depuis rentrée d'admission du moteur 51 vers le conduit d'admission du compresseur
19 mais non l'inverse.
Dans le contexte particulier qu'illustrent les figures 5 et 6, on note que le compresseur de décoilage 42 peut avantageusement comprendre une sortie qui est reliée au conduit d'entrée e répartiteur d'admission 52 pa un conduit de ouffl ge direct du compresseur de décollage 64 indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance 82.
Le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 peut en ce cas comporter un clapet anti retour de soufflage direct de décollage 65 permettant aux gaz circulant dans ledit conduit 64 d'aller depuis le compresseur de décollage 42 vers l conduit d'entrés de répartiteur d'admission 52 mais non l'Inverse, ;
Les figure 5 et 6 montrent aussi que le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 peut être relié au conduit d'alimentation directe du compresseur d puissance 82 par un conduit de liaison înter-c mpresseurs 8? qui peut être obturé par une vanne de conduit de liaison infer-compresseurs
On remarque sur les figures 4 à 6 que le compresseur de décollage 42 peut être entraîné en rotation par au moins une turbine de décollage 45 positionnée sur le conduit de sortie de collecteur d'échappement S4t ledit compresseur 42 pouvant être centrifuge de sorte à constituer avec ladite turbine 4S un turbocompresseur de décollage 41, et être axial ou radial, mono, ni ou mufti êtagês constitué de toute matière plus ou moins résistante â la température et/ou à l'oxydation et être - de manière générale ~ de tout type connu de ihomnie de Fart, tandis qu'il en est de même pour la turbine de décollage 45 gui peut en outre être logée dans un carter muni d'aubes don! l'orientation angulaire peut être modifiée par le calculateur de gestion EivlS i au moyen d'un actionne y r pneumatique, éfeefropîieuniatîque, électrique, hydraulique ou éleotro- ydraulique.
A titre de varian e exposée en figures 4 à 8, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération 1 prévoit que le compresseur de décollage 42 peut comprendre une entrée et une sortie reliées entre-eiles; par un conduit d eonfoiirnemenf de compresseur de décollage 43 qui peu être obturé par un vanne de eontournen ent de compresseur d décollage laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autorise ou non le passage d'un air atmosphérique ou d'un az dans ledit conduit de contournement 43, ladite vanne 44 pouvant être constituée d'un volet, d'uni boisseau, d'une soupape ou de tout autre mo en connu de ftemme de l'art permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 44 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion E S 6 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, éleetropneuniatique, électrique, hydraulique ou électro-hydraulique.
De manière similaire, la turbine de décollage 45 peut comprendre une entrée et une sortie reliées entre-elfes par un conduit de décharge de turbine de décollage 46 qui peut être obturé par une vanne de décharge de turbine de décollage 47 pouvant être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte à autorise ou non le passage d'un air atmosphérique ou d'un gaz dans ledit oonduli de décharge 6, ladite vanne 47 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de Part permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 47 pouvant être pilotée e ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion BVIS 8 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, éleet.ropneusîtafique, électrique,; hydraulique ou électro-hydraulique >
La figure 3 montre que le conduit d'admission du compresseur de puissance 19 et le conduit d'entrée de répartiteur d'admission 62 peuvent être reliés entre eux par un conduit d'admission directe 17 qui peut être obturé par une vanne d'admission directe 18 laquelle peut être maintenue ouverte, fermée ou entrouverte de sorte â autoriser ou non le passage de gaz dans ledit conduit d'admission directe 17, ladite vanne 18 pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de fart permettant d'obturer ou d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 18 pouvant être pilotée en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion EUS 8 notamment au moyen d'un actionneur pneumatique, électropneumatique, électrique, ; hydraulique ou électro-hydraulique.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 peut aussi comprendre, comme illustré en figures 4 à 8, un conduit d'admission du moteur thermique 8 et/ou un conduit d'admission du compresseur de puissance 19 gui est(sont) relié(s) avec la ligne d'échappement 14 par un ioonduit de reoirculatîon des az d'échappement 68 qui peut être obturé par une vanne de recirculation des gaz d'échappement §9 cette dernière pouvant être maintenue ouverte, fermé ou entrouverte de sorte à autoriser ou non le passage de gaz dans led t conduit de recirculation 60, ladite vanne 5Θ pouvant être constituée d'un volet, d'un boisseau, d'une soupape ou de tout autre moyen connu de l'homme de l'art permettant d'obturer cy d'ouvrir un conduit, et ladite vanne 59 pouvant être piloté en ouverture ou en fermeture par le calculateur de gestion E S 6 notamment au moyen d'un actionéaur pneumatiiî|-ue, êlectropneumatl ue, -électrique, hydraulique ou é ectro- hydraulique,
On remarqu d'ailleurs en figures 4 à 6 que le conduit de recirculation des gaz d'échappement 58 peut comporter un refroldisseur des ga¾ d'échappement reciroulés 80 qui refroidit des gaz d'échappement qu'achemine ledit conduit 58 depuis la ligne d'échappement 14 Jusqu'au conduit d'admission du moteur thermique 8 et/ou au conduit d'admission du compresseu de 'puissance 19 avant ue; lesdits gaz n'atteignent ledit ou lesdlts conduites), ledit refroldisseur 60 pouvant par exemple être de type air/air ou air/eau. Dans ce dernier cas, ladite eau peut provenir d'un circuit de refroidissement que peut comporter le moteur thermique â combustion interne alternatif 2, ou d'un circuit d'eau froide Indépendant
Le dispositif d suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 prévoit en outre que tout ou partie de la surface extérieure et/ou intérieureidu conduit de sortie de compresseur de puissanc 24 et/ou du conduit d'admission de la turbine de puissance 26 et/ou de iéchan§eur de régénération 31 et oo du pré-êchangeur de régénération 35 et/ou du collecteur d'échappement 12 et/ou du conduit de sortie de collecteur d^echappen ent 54 et/ou de la ligne d'échappement 14 peut être revêtu d'un écran thermique 50 qui peut être un matériau et oc une structure calorifuge interne et/ou externe gui retient l chaleur des gaz qui circulent à l'Inférieur des composant 24, 26. 31 , 35 s 54, 14 ci-avant énurnérés. Ledit matériau et/ou structure calodfn e peut être constitué rie laine de roche, d'une double ou multiples peay(x) métallique(s) ou non et ou d'écran{s) fhermique{s) maintenues) à distance desdit composants 24, 28; 31, 35, 54, 14 par de plots d'Isolation thermique, ou de fout autre agencement connu de l'homme de l'art et qui permet de retenir la chaleur. On note d'alllèurs que ledit matériau et/ou structure calorifuge peut s'appliquer à n'importe quel autre organe constitutif du dispositif de suralimentation 1 suivant l'invention.
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000037_0001
e^pec^vement clans le conduit de soufflage direct du compresseur décollage j©4, puis au travers du conduit de liaison infer-eompresseurs §7 et de conduit d' dmission du compresseur de puissance 18.
On note à; ce stade que le moteur thermique à combustion Interne lt tnâtif" 2 tournant lentement mais devant délivrer un couple élevé, le turbocompresseur de décollage 41 doit délivrer - au moyen du compresseur de décollage 42 ~ une pression élevée dans l répartiteur d'admission 11 , tandis que le débit d'air qu'est en: mesur d' dmettre ledit moteur 2 reste faible. Ceoi expose Je compresseur de décollage 42 au risque d'entrer en zone de pompage, se ris ue étant toutefois fortement atténué par le dispositif de suralimentation par turbocompresseu à soutirage d'air et régénération 1 selon la présente Invention. le turbocompresseur de décollage 41 est exclusivement réservé à la suralimentatio du moteur thermique à combustion interne alternatif 2 lorsque se dernier; tourne a faible régime, par exemple Jusqu'à mille-cinq-cent ou deu?i mille tours par minute. Le turbocompresseur de décollage 41 est donc spécifiquement dimensionné pour fournir une forte suralimentation à é i as faibles tout en offrant le temps de réponse le plus court possible, comme s'est le cas s'agissent des systèmes de suralimentation à deux turbocompresseurs !»èfagés selon l'état de l'art dont le turbocompresseur dit « baute-pressien » ne suralimenté les moteurs qu'à faible régime de rotation.
Toutefois, suivant l'état de l'art, pour que ledit compresseur « haute-pression » échappe au pompage et opère au plus proche d son endement optimum lorsque le moteur qu'il suralimente tourne à très faible régime, on balaye la charge u travers de la chambre de combustion dédit moteur de sorte à artificiellement augmenter le débit dudîî compresseur. Le balayage dont il est question est obtenu au moyen d'au moins un déphaseur d'arbre à same et requiert s'agissent des moteurs à essence, l'Injection directe d'essence.
En alternative audit balayage de charge, 1e dispositif de suralimentation 1 suivant l'Invention prévoit que le débit du compresseur de décollage 42 est artificiellement augmenté non pas par un balayage de la charge au travers de ladite chambre, mais par le passage d'une fraction du débit d«dtt compresseur 42 au travers de la vann de sortie de compresseur de puissance 57. Ledit compresseur 42 échappa ainsi au pompage par des moyens d férent , est de plus forte dimension et présente donc un meleiir rendement, et peu opérer au plus prooHe de son rendement maximal
Four que; la turbine de décollage 4S puisse entraîner le compresseu de décollage 42 malgré le travail supplémentaire â fournir par ladit turbine 45 qu'induit la fraction du débit dudit compresseur 42 passant au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57, on prévu un carter dans lequel est; logée ladite turbine 5 qui laisse entre lui et ladit turbine 45 un passagé étroit Ainsi, la pression des gaz d'èchappèinent expulses du moteur
; à combustion interne alternatif 2 est augmentée de sorte que la turbine de ; décollage 45 produit bien ledit travail supplémentaire, même si une part importante de ce dernier est prise sur le vilebrequin 5 dudit moteu 2 via le piston de combustion 4 qui doit vaincre une contre-pression accrue en pliase d'échappement.
L'entraînement du compresseur de décollage 42 est donc dispendlê énergie en contrepartie d'une bonne réaetivlt dudif compresseur 42 à fournir rapidement une forte pression de suralimentation au moteur thermique â combustion interne alternatif 2. la suratmentatlon dudit moteur 2 au moyen du turbocompresseur de décollage 41 est transitoire. En effet, la fraofion de l'air atn¾isphérlque qu'expulse le compresseur de décollage 42 et qui passé au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 atteint rapiderïïenf féçhangeur de régénération 31 et plus précisément le canal de réchauffage de régénération 33, Dans ce dernier, ledit air est préchauffé à une température sensiblement inférieure à celle qu'ont les gaz d'échappement immédiatement après qu'ils aient été expulsés par le moteur thermique à combustion Interne alternatif 2 car en effet, lesdis ga d'échappement circulant en sens inverse dans le canal de refroidissement de régénération 32 ont été mélangés avec ledit air atmosphérique au niveau de la jonction de mélange des gaz 53 après que ledit air ait traversé la turbine de puissance 27 puis ait également rejoint ledit canal de refroidissement 32 via ladite jonction 53 après avoir été expulsés par ladite turbine 27 via le conduit de sortie de la turbine de puissance 30. tesdiîs ga d'échappement mélangés audit air atmosphérique et circulant dans le canal de refroidissement de régénération 32 ressortenî de ce dernier à une température abaissée, poter ieliement proche de celle qu'a l'air atmosphérique lorsqu'il est expulsé par le compresseur de décollage 42.
Immédiatement après avoir été préchauffé par le mélange constitué de gaz d'échappement mélangés à l'air atmosphérique circulant dans le canal de refr®¾issement d régénération 32, l'air atmosphérique initialement ex ulsé par le compresseur de décollage 42 puis par le compresseur centrifu e de puissance! 21 atteint l pré-èchangeur de régénération 35 et plus précisément le canal de réchauffage de prê-échangeur 3?. Dan c dernier, ledit air est réchauffé à une températur sensiblement égale à celle y5orît les gaz d'échappement immédiatement après qu'ils aient été expulsés par le moteur thermique; à combustion Interne alternatif 2 car cette fols-ci, lesdits gaz d!échapper«ent circulant en sens inverse dans canal de refroidissement de pré- échangeur 36 n'ont pas été mélangés.
Ainsi, dans Téchangeur bi-éfagé 81, lesdits gaz d'échappement ont bien cédé une grande partie de leur chaleur à l'air atmosphérique avant passé au travers de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57.
Lorsqu'il passe dans Pêchangeur bl-étagé 61, l'air atmosphérique se dilate fortement consécutivement à l'augmentation de sa température. Son débit et sa pressio augmentent tandis qu'il parvient à la turbine de puissance 27 via le conduit d'admission de la turbine de puissance .28, il est alors détendu par ladite turbine 27 laquelle produit du travail qu'elle communique au compresseur centrifuge de puissance 21 qui en retour comprime l'air atmosphériqu qui lui est amené pa le conduit d'admission du compresseur de puissance i 9, avec un débit et! une pression qui vont croissant,
La vanne de sortie de compresseur de puissance 67 jusqu'Ici entrouverte s'ouvre de plus en plus, accompagnant la montée en débit et en pression de fair atmosphérique expulsé en sortie du compresseur centrifuge de puissance 21 , puis c'est au tour de la vanne de soutirage du compresseur de puissance 86 d'être entrouverte par le calculateur de gestion E S 6 de sorte que le compresseur centrifuge de puissance 21 contribue à suralimenter le moteur thermique a combustion interne alternatif 2, 38
En effet, lorsque la vanne de soutirage du compresseur d puissance 66 s'entrouvre, l'ouverture de la vanne de sortie de compresseur de puissance 57 étant convenablement réglée, la pression en aval du clapet anti-retour de soufflage direct de décollage 66 devient supérieure â là pression en amont dudit làpët 6S. Ledit clapet reste donc fermé, On comprend àisért ent à iétnde de la figure 5 qu'il résulte de cette configuration que le cord fesseur de décollage 42 pré~coniprime l'air atmosphérique dans le conduit de soufflage direc du compresseur de décollag 64, tandis que le compresseur centrifuge de puissanc 21 surcomprlme ledit air dans le conduit de sortie de compresseur de puissance 24, ledit air s'acheminant pour partie vers le répartiteur d'admission 11 du moteur thermique à combustion interne alternatif 2. ta turbine; de puissance 27 recevant un débit massique et voiumi ue d'air atmosphérique à détendre de plus en plus important elle monte progressivenient en puissance. Simultanément, le débit d'air fourni par le cempresséor eentrlfege de puissance 21 augmente. Le calculateur de gestion EMS 6 peut alors ouvrir progressivement la vanne de décharge de turbine de décollage 47 de sorte à réduire progressivement le travail produit par la turbine de décollage 4S et la contribution du turbocompresseur de décollage 41 à la sural iéntàtion du moteur thermique à combustion interne alternatif 2.
Au-delà ëun certain débit d'air fourni par le compresseur centrifuge de puissance 21, le calculateur de gestion E S 6 ouvre leinèment la vanne de confoumement de compresseur de décollage 44 pour que le compresseur de décollage 42 cesse de suralimenter le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 ce dernier n'étant alors plus suralimenté que par le turbocompresseur de puissance 20, tandis que ledit calculateur 6 ouvre aussi pleinement l vanne de décharge de turbine de décollage 4? de sorte que la turbine de décollage 45 cesse d'entraîner le compresseur de décollage 42 ,
On remarque à ce stade que le compresseur centrifugé de puissance 21 fournit à la fois l'air atmosphérique destiné à être réchauffe dans Léchangeur bl~étagê 61 pour fournir l'énergie nécessaire à la turbine de puissance 27, et â la fois - par soutirage via la vanne de soutirage du compresseur de puissance 86 » Tair atmosphérique nécessaire à la suralimentation du moteur thermique à combustion intern alternatif 2, ledit air étant refroidi dans le refroidisseur d'air de suralimentation 10 avant d'être aspiré par ledit moteur 2 via te répartiteur
Comme en te déduit aisément de la figure 5 prise ici pour illustrer le fonctionnement du dispositif 1 suivant l'invention, l'air atmosphérique chaud déiamfy par la turbine de puissance .27 est ensuite expulsé par ladite turbine 27 dans le conduit de sortie de la turbine de puissance 30, puis mélangé a niveau de la Jonction rte mélange des Q Z 53 avec les gaz d'échappement chauds expulsés par le moteur thermique â combustion Interne alternatif 2, Ensuite, lors de leur circulation dans le canal de refroidissement de régénération 32, ledit air et lesdifs gaz cèdent une grande partie de leur chaleur à l'air atmosphérique expulsé par le compresseur centrifuge de puissance 21, avant que ledit air atmosphérique soif finalement surchauffe dans le canal de réchauffage de pré- êchangeur 37.
Ainsi, iair atmosphérique chaud sortant du canal de réchauffage de pré- échangeur 37 perd une partie de sa chaleur lorsqu'il est défendu par la turbine de puissance 27 ladite chaleur étant transfermée en travail par ladite turbine 27, puis cède - dans l'êchangeur de régénération 31 - une grande partie de sa chaleur restante à l'air atmosphérique expulsé du compresseur centnfuge de puissance 21. La régénération thermique qua constitue le passage dudit air dans ledit éohangeur 31 fournit une grande partie de la puissance calorifique nécessaire au fonctionnement de la turbine de puissance 27, tandis q la puissance calorifique complémentaire nécessaire au fonctionnement du turbocompresseur de puissance 20 est. fournie par le refroidissement des ga d'échappement qu'expulse le moteur thermique â combustion interne alternatif 2 dans l'êchangeur de régénération 31 d'une part et dans le rè^hang ar de régénération 35 d'autre part, ledit êchangeur 31 et ledit prê-échang yr 3S étant rassemblés en un seul et même êchangeur bi~étagé 61
Ainsi, ledit moteur 2 est suralimenté sans avoir à subir la oonfrepresslon supplémentaire à l'échappement ordinairement générée pa les turbines de turbocompresseur selon fart antérieur, à l'exception des démarrages depuis l'arrêt ou lors de certains fonctionnements en transitoire de puissance put nécessitent de recourir temporairement au turbocompresseur de décollage 41, En consé uence, du fait de l'absence de eontrepression additionnelle, le dispositif d suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention permet bien - par rapport â l'état de fart et conform ment â ce qui a été exposé an préambule - on meilleur phasage de a combustion des moteurs à essence et/ou une augrientâtio dé leur rapport velurnétrfque, Ceci est favorable au rendement desdit 'moteurs1 à essence. En outre, ledit dispositif 1 confère â tout moteur thermique à eonibusfion interne alternatif 2 qui en est équipé une pression d'admission supérieure â sa pression d'êchap ajTOnt, ce qui produit sur le vilebrequin 5 dudif moteur 2 un travail additionnel positif et exploitable, sans consommation de carburant supplémentaire.
On remarque que lorsqu'à même Pression Moyenne Effective le moteur 't w îquelà combustion Interne alternatif 2 monte en régime, le quantité d'air atmosphérique sous pression que soutira ledit moteur 2 au compresseur centrifuge de puissance 21 augmente. En conséquence, le débit massique dudft conipresseor 21 doit augmenter, de même que le travail que do t fournir la turbine- de puissance 27 pour itentraîner. Toutefois, f augnientation du soutirage s'accompagna immédiatement de l'augmentation de la puissance thermique disponible ^ pour ladite turbine 27, ladite puissance étant délivrée à l'échappement dudit moteur 2 via les gaz d'éc appement de dernier.
On note que le moteur thermique à combustion interna alternatif 2 étant suffisamqieut chaud et opérant â charges partielles, c'est à dire sans surailmentafion, le turbocompresseur de puissance 20 peu! continue à exploiter là puissance thermique délivrée à l'échappement dodit moteur 2 - sous réserve que la température des gag d'échappement correspondants soif suffisante - peur que le compresseur centrifuge de puissance 2Î délivre un débiiet une pression les plus élevés possibles à la turbine de puissance 27 qui én retour, entraîne ledit compresseur 21 en rotation. Cette stratégie permet de garder le fdrhocempresseu de puissance 20 le plus disponible possible pour relayer le turbocompresseur de décol en transitoir de charge du moteur thermique â combustion interne alternatif 2.
Pour cela, une fols que le turbocompresseur de puissance 20 est monté en débit et en pression a l'occasion d'une première montée en çharqe, lorsque le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 ne nécessite plus de suralimentation, le calculateur de gestion EMS 6 laisse ouverte la vanne de sortie de compresseur d puissance 57 tandis qu'il maintient la vanne de soutirage du compresseur de puissance 86 fermée. Ainsi, l'entsèreté du débit d'air atmosphérique que délivre le compresseur centrifuge de puissance 21 est réservé à l'entraînement de ia turbine de puissance 27 , de même que l'entléreté de la chaleur récupérable par l'échangeur hl~étagé 61 est réservée au réchauffage dudît air atmosphérique avant que ce dernier ne soit détendu par
On remarque à ce propos que selon la configuration retenue en figures 5 et S, le réglage; de la charge du moteur thermique à combustion Interne alternatif 2 au moyen du papillon de vannage admission 9 n'a pas de conséquences sur le débit d'air atmosphérique que peut admettre le compresseur centrifug de puissance:21 via le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage 64 et/ou le conduit d'alimentation directe d compresseur de puissance 62, et Inversement
On remarque en figure 5 et 6 la vanne de nsiuit de liaison intercompresseurs 68 qui peut obturer le conduit de liaison infer-eompresseurs 67. Ladite vanne 68 permet de réserver ~ lorsqu'elle est maintenue fermée - l'enfiéreté du débit d'air atmosphérique délivré par le compresseur de décollage 42 au moteur thermique à combustion interne alternatif 2 dans la mesure ou le turbocompresseur de puissance 20 est déjà établi en débit et en pression consécutivement à une précédente montée en charge. Ainsi, ladite vanne 6i permet pa exemple de garantir une puissance thermique suffisante à l'échappement dudif moteur 2 au moyen du turbocompresseu de décollage 41 avant d'ouvrir la vanne de soutirage du compresseur de puissance 86, ce qui évite de temporairement déséquilibrer le bilan énergétique entre la puissance thermique disponible â l'échappement dudit moteur 2 pour entraîne le compresseur centrifuge de puissance 21 et la puissance de suralimentation soutirée par la vanne de soutirage du compresseur de puissance 66.
On note que le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'Invention tel que présenté en figures 4 â 8 permet de réduire la température maximale à laquelle est soumise la turbine de décollage 45 car cette dernière n'est sollicitée qu'aux faibles régimes du moteur thermique â combustion interne alternatif 2, là ou les gaz d'échappement dudit moteur- sortent à température érée y-compris a très forte charges. Ceci permet de éalser ladite torbine ans des matériaux peu coûteus
On note en outre que cet avantage vaut également peur la turbine d^ puissance 27 telle que montrée en figures 1 à 8 car la température de l'air atmosphérique qu'elle admet en son entrée est toujours inférieure à celle des g ¾ d'échappement expulsés par le moteur thermique à combustion Interne alternatif 2, la température . desdits g étant déjà plus basse ~ du fait de l'absence de contre pression significative à l:écbappement - qu celle ordinairement trouvée sur les moteurs à essence suralimentés opérant à régime et à eriarge comparables selon l'état de l'art. On remarque qu'il est notamment/possible de limiter la température en entrée de turbine de puissance 27 en prévoyant un débit massique d'air atmosphérique admis par ladite turbine 27 toujours plus grand que celui retenu pour l'air admis pa ledit moteur 2 via le répartifèur;d'admission 11, En ce cas, le taux de soutirage d¾ir au compresseur centrifuge de puissance 21 pour suralimenter le moteur thermi ue ô oombustlon interne alternatif 2 reste toujours inférieur à cinquante pour cent, quelle que soit la charge dudit moteur 2.
s
 ceci s'ajoute le fait · outre que l'échangeur de régénération 31 ne peut pas présenter un rendement de cent pour cent - que la turbine de puissance 27 transforme une partie de la chaleur des gaz d'échappement expulsés pa ledit moteur 2 en travail. Ceci fait chuter la température moyenne de l'air atmosphérique qui circule dans la boucle de régénération que forme le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention, par exemple au moyen de réchangeur bi-étaqé 61, ifye, le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention offre divers leviers de diftTensionnement et de réglage pour atteindre le meilleur compromis possible entré la température d'entrée de la turbine de puissance 27 qui dépend notamment du taux de soutirage d'air au compresseur centrifuge de puissance 21, le rendement du turbocompresseur de puissance 20 résultant notamment de
érature, et le rendement de l'échangeur bi-étagé 01, également que dans le contexte du dispositif 1 selon l'invention, le turbocompresseur de puissance 20 est peu soumis aux pulsations d'air présentes; a l'adm ssion et à l'échappement du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, tesdifes pulsations sont en effet proportionnelles au faux de soutlraqe d'air qui peut ne Jamais excéder cinquante pour cent, et sont filtrées par le volume interne des conduits 24, 26, 30 et canaux 32, qui relient le compresseur centrifuge de puissance 21 à la turbine de puissance dé .
On comprend à l'analyse des figures 4 à 6 que le dispositif 1 selon l'invention permet dé réaliser un système rie suralimentation par turbocompresseurs bl-éfagés n'ayant qu'une saute turbine à l'échappement du moteur thermique à combustion interne alternatif 2, en l'occurrence, la turbine de décollage 4S> Ceci résout notamment le problème du temps de montée en tem érature excessivement long des catalyseurs de post traitement de polluants lié à la suralimentation bi-ètagée par turbocompresseurs selon Tart: antérieur. En effet, lorsque deux turbines se succèdent à l'échappement d'un moteur thermique à combustion interne alternatif, lesdlfes turbines sont prioritairement chauffées par les d'éc appement expulses par ledit moteur et le catalyseur qui est positionné; après ia dernière turt^ne ne reçoit plus assez de chaleu pour atteindre sa température opérationnelle dans le délai requis. Il résulte de ce problème une grande difficulté voire une impossibilité à rester en dessous des seuils maximaux d'émissions polluantes imposés pa les réglen^entaiïons. Ce problème est résolu pa le dispositif 1 selon l'invention.
On déduit aisément des figures 1 à 6 que le dlmensionnement et la conception du turbocompresseur de puissance 20 sont grandement facilités par rapport à l'art antérieur par le dispositif 1 selon l'invention, car outre l'avantage de la réduction de température précédemment décrit, le moment d'inertie dudlt turbocompresseur 20 a peu d'incidence sur le dynamisme et le brio des véhicules destinés à recevoir ledit dispositif 1 , particulièrement si les configurations montrées en figures 5 et 8 sont retenues qui offrent les possibilités les plus étendues en réglages et optimisations..
En effef s le maintien en pression et en régime du turi
puissance 20 rend ce dernier en permanence disponible pour relayer le turbocompresseur de décollage 41 sans avoir à relancer ledit turbocompresseur 20 en rotation depuis un régime faible. Il en résulte que ledit turbocompresseur 20 peut présenter un moment d'Inertie Important sans pour autant que les perlés cinétiques qui peut nduire en îransitom'd charge du moteur thermique à combustion Interne alternatif 2 soient signiHea vemenf- augwsei èes> Ceci f ci ite le d mensionnerneni et la conception clocli turbocompresseur 20 en vue d'en oofêrlr plus de rendement à moindre coût,
Tenant compte de ce qui vient d'être dit, la roue du compresseur
puissance 21 peut être réalisée en un matériau à forte résistanc a l'abrasion et à la eaviatlon, un tel matériau étant par réputation plus lourd, ©elle stratégie permet notamment d'admettre des gaz d'échappement mcirculés â l'entrée dudit compresseur 21 même si iesdlts gaz véhiculent des gouttelettes d'eau de condensation formées durant le refroidissement' desdits gaz, ce derniers pouvant être admis par exemple via le conduit de reol culafori des g d'échappement Si tel qu montré en figures 4 à 6, ledit conduit. 58 comprenant un refrold isseur des gaz d'échappement reeireulês 80 et une vanne reciroulaflon des qaz
En ûiffîé, l dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénérafic 1 selon l'invention permet patent ellemenf de -fournir de fortes quantité dé gaz d'échappement recirculés au tmt t themniqte à combustion interne alternatif 2 qu suralimente, ce qui constitue un facteur supplémentaire d'amélioration du rendement dudl moteur 2.
En effets 1 suivant l'état de l'art., la puissance et le rendement de la suralimentation limite le taux de gaz d¾happemenf recirculés a fortes charges, particulièrement dans le cas des moteurs à essence. Ceci est dû au fait que iesdlts gaz; ne participent pas à la combustion et que les comprimer consomme de l'énergsé. Ainsi, au-delà d'un certain taux de gaz d'échappement recirculés, le bénéfice en efficacité thermodynamique procuré pa lesdîts gaz devient Infêneur au coût énergétique lié â la compression de ces derniers.
Le dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération 1 selon l'invention résout en grande partie œ problème en ce gue le turbocompresseur de puissance 20 dispose de beaucoup d'énergie - grâce à la régénération - pour comprimer un mélange d'air atniosphèriquè et de gaz d'échappement recirculés dans le répartiteur d'admission 11, L'énergie supplémentaire utilisée par le turbocompresseur de puissance 20 est ordinairement perdue dans le cas des moteurs thermi ues â combustion Interne aternafifs selon l'état de l'art.
Pans ce contexte, il est avantageux d'augmenter autan* ue possible létaux de gaz d'éeh ppemenf réenroulés â fortes charges ce qui a pour conséquence d'auemerèsf la pression d'admission du moteur thermique à combustion \t $ alternatif 2 puisque ladite augmentation produit un surcroît de travail positif exploitai le sur le vilebrequin 5 ducHt moteur 2, sans consommation de terre.
Ainsi, la recircuiafion des gaz d'échappement opérée par le dispositif 1 selon l'Invention permet - outre réduire la sensibilité au cliquetis et les pertes thermiques des moteurs â essence ~ de récupérer davantage d'énergie calonfique â l'éc appement du moteur thermique à combustion interne alternatif
2f ladite énergie étant convertie en travail disponible sur le vilebrequin 6 par l'Intermédiaire de la turbine de puissance 27 qui entraîna le compresseur centrifuge ;de puissance 21 lequel comprime un mélange d'air atmosphérique et d gaz d'échappement recirculés â l'admission dudit moteur 2 via le répartiteur d¾dmissiqn 11, ledit mélange poussant sur le piston de combustion 4 qui produit ledit travail sur le vilebrequin 5,
Une autre façon d'exploiter l'énergie excédentaire dont dispose le turbocompresseur de puissance 20 et plus particulièrement la turclne de puissance: 27 consiste à suralimenter plus que nécessaire le moteur théorique à combustion interne alternatif 2 pour exploiter le travail positif que peuvent produire les gaz d'admission comprimés par le compresseur œnthfuge de puissance 21 sur le piston de combustion 4 dudit moteur 2. Ceci s'opère en réduisant volontairement le rendement volumétrique éuùit moteur 2 notamment en réglant Îépure de distribution éudt't moteur .2 de sorte que ce dernier exécute un c cle dit de « iller ». En ce cas, ledit moteur 2 refoule la part excédentaire des gaz d'admission dans le répartiteur d'admission 1 1 par sa ou ses soupape(s d'admission, mais une partie du travail positif produit par lesdst ® sur le piston de combustion 4 subsiste qui contribue à produire plus de travail sur le vilebrequin S et donc, à réduire la consommation dudit moteur 2,.
On remarque que sur les figures 1 à ô, le catalyseur de posMraitement des polluants 13 est toujour placé a nî l'échangeur de régénération 31 et possiblement avant le prè-éetiangeur de régénération 35, Cete mnf guratton permet notamment de récupérer la chaleur libérée par la combustion exothermique des polluants dans ledit catalyseur 13 pour augmenter, via réchangeur de régénération 31 auquel s'ajoute possiblement le pré-éo angeur d régénératicn 35, l'énergie disponible pour la turbine d puissance 21.
Ont remarque que pour protéger le catalyseur de post-traitement des polluants 13 de toute température excessive, il peut être prévu que le pré-êcnangeur de régénération 35 soit positionné - par rapport au sens de circulation des g z d'échappement expulsés par le moteur thermique à combustion interne alternat!! 2 - avant ledit catalyseur 13, Cette configuration montré en figure 3, a pour Intérêt de r duire sensiblement la température des ga d'échappement avant que ceux-ci ne traversent ledit catalyseur 13,
Une autre; stratégie combinante avec la précédente consiste à taire fonctionner le moteur thermique à combustion interne alternatif 2 en excès de carburant ce gui lui permet de délivrer plus de puissance par quantité d'air atmosphérique admis m niveau du répartiteur d'admission 11 , tandis qu les polluants inévifablement produits par un tel fonctionnement sont brûlés, à la stoachloniétrle, dans le catalyseur de post traitement des polluants 13 via l'apport de fa stricte quantité nécessaire d'air atmosphérique en amont dudr catalyseur; 13 par le conduit de piquage d'air de suralimentation 55 montré en ligures 1 et 2, ledit apport étant contrôlé par le calculateur de gestion E S 6 au moyen de la vanne de piquage d'air de suralimentation 58,
Il doit être entendu q« e la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle g limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remp laçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent

Claims

Figure imgf000050_0001
, Dispositif; de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération (1),. prévu pour on moteur thermique à combustion interne alternatif ; (2) lequel comprend au moins un cylindre de combustion (3), au moins un piston de combustion (4) relié à au moins un vilebrequin (5), au moins umfiltre à air d'admission (?) comprenant une entrée reliée à une entrée d'admission du moteur (51) et une sortie reliée à un répartiteur d'admission (11) via un conduit d'a mission du moteur thermi ue (8), via un conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) et via un papillon de vannage admission {§), ledit moteur (2) comprenant aussi au moins une ligne d'échappement (14) laquelle débute par un collecteur d'échappement . (12) prolongé d'un conduit de sortie de collecteur d'échappement (§4) qui comporte un catalyseur de post-traitement des polluants (13), ladite ligne ( 14) comprenant également un silencieux d'échappement (15) et se terminant par une sortie de ligne d'échappement (18) tandis que ledit moteur (2) est piloté par au moins un calculateu de gestion E S (6), caractérisé en ce qu'il comprend :
Au moins un êchaogeur de régénération (31) qui comporte au moins un canal de refroidissement de régénération (32) dans lequel peuvent notamment circuler des gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2) via le conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) lesdit gaz pouvant se refroidir au contact des parois Internes dudit canal de refroidissement (32) avant d'atteindre la sortie ide ligne d'échappement (18), ledit éoh ngenr (31) comportant également au moins un canal de réchauffage de régénération (33) dans lequel ; euvent circuler d'autres gaz qui peuvent se réchauffer au contact des parois Internes dudit canal de réchauffage (33) tandis que les gaz qui peuvent circuler dans le canal de refroidissement de régénération (32) peuvent céder leur chaleur aux autres gaz pouvant circuler dans le canal de réchauffage de régénération (33) ;: au moins un turbocompresseur de puissance (20) qui comporte au moins un compresseur centrifuge de puissance (21) pouvant comprimer les autres gaz, ledit compresseur comportant une entrée au moins reliée à l'entrée d'admission du moteur (51) i un conduit: d'admission dû compresseur de puissance (19) tandis qu'il comporte une sortie qui peut être refiée sot au répartite r 'admission (11) via le conduit d'entrée d répartiteur ¾dm|èsion (§2), soit au canal de réchauffage de régénération (33), soit aux dçux, via au moins un conduit de sortie de compresseur dé puissance
au moins une turbine de puissance (27) que comporte le turbocompresseur de puissance (20) et qui peut détendre les autres §m pour entraîné^ en rotation le compresseur centrifuge de puissance (21), ladite turbine (27) c m ortant une entrée reliée au conduit de sortie de compresseur de puissance (24) via le canal de réchauffage de régénération (33) puis via un conduit d'admission de la turbine de puissance (26) interposé entre ledit canal (33) et ladite entrée, tandis que ladite turbine (27) comporte une sortie reliée directement ou indi rectement à la sortie de ligne
I (16) via un conduit de sortie de la turbiné dè puissance
; Dispositif 1 de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1 , caractérisé en ce c§ue les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2) via le conduit de sortie de collecteur d'échappement (§ ' sont mélangée avant d'être introduits dan le canal de refroîdissément de régénération (32) au niveau d'une Jonction de mélange des gaz (53) avec les autres gaz qu'expulse la turbine ide puissance (27) via le conduit de sortie de la turfoine 'dé puissance (30), les g d'échappement et lesdits autres gaz circulant ensemble dan ledit canal de refroidissement (32) avant d'atteindre la sortie de d'échappement ( 16) .
Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirag d'air et régénération suivant la revendication 1 « caractérisé en ce ¾ye les gaz ôotamment d'échappement qui circulent dans le canal' de refroidissement de régénération (32) se déplacent en direction approximativement inverse de cel e suivant laquelle se déplacent les autres ga gui circulent dans le canal de réchauffage dé régénération (33) tandis qu'une matière d'une certaine épaisseur dont Tune des faces forme tout ou partie des parois -internes dud¾ canal de îefr oidissernent (32) forme aussi, sur sa face opposée, tout ou a i© des parois Internes dudlt canal de réchauffage (33), o inversement de suralimentation par turbocompresseur i soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1 , caractérisé ue le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) comporte un refroidissent d'air de suralimentation ( 0),
Dispositif: de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d¾ir et régénéra on suivant la revendication 1 , caractérisé m ce que le conduit de sortie do œrnpresseu de puissance (24) comporte un clapet anti-refour de sortie de compresseur de puissance (25) permettant aux gaz circulant dans ledit conduit (24) do sortir du compresseur centrifuge de puissance (21) mais pas d'y retourner.
Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication i , caractérisé n c que le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) comporte une vanne de sortie de compresseu de puissance (5?) qui peut mettre en relation la sortie du compresseur centrifuge de puissance (21) avec le conduit d'admission de la turbine de puissance (26).
?.. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce c e le conduit de sortie de compresseu de puissance (24) comporte une vanne de soutirage du compresseur de puissance (88) qui peut mettre en relation ledit conduit de sortie (24) ave le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52),
8, Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission du compresseur de puissance (18) et le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) sont reliés entre eux par un conduit de cootournarrienf du compresseur de puissance (22) qui peut être obturé par une vanne de contournement du compresseur de puissance (23).
§. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'ai et régénération suivant, la revendication ?, caractérisé en spe le conduit de eontoumemenf du compresseur de puissance (22) comporte un com resseur centrifuge d'amorçage (39),
!0\ Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération sulvanf la revendication 1 caractérisé m qm le coriduit d'admission de la turbine de puiss nce (26) et le conduit de sortie de la turbine de puissance (30) sont reliés entr eux par un conduit de décharge de la turbin© de puissance (28) qui peut être obturé par une vanne de décharge de
11. Dispositif ; de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénératio suivant la revendication 9S caractérisé en ce ue te conduit de décharge de la turbine d puissance (28) comprend au moins une turbine motrice d'ecrêtage de puissance (48) >
12, Dispositif 1 de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1., caractérisé en ce cpe le conduit de sortie de Compresseur de puissance (24) et le conduit de sortie de collecteur d'ècbapp ment (54) sont relies entre eux par un conduit de plqyage d'air de suralimentation (55) qui peut être obturé par une vanne de piquage d'air de suralimentation (56).
. Dispositif de suralimentation pa turbocompresseu â soutirage < asr et régénération suivant la revendication 2S caractérisé en ce cfï une partie du conduit d'admission de la turbine de puissance (26) constitue pour partie 'un pré~échar¾eur de régénération (36) en formant au moins un canal de réchauffage de pré~êehangeur (37) dans lequel peuvent circuler les autres gai; après que ces derniers aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21) puis se soient réchauffés au contact des parois internes du canal de réchauffage de régénération (33), ledit pré-éehangeur (36) comportant également au moins un canal de refroidissement de pré-échangeur (38) que forme une partie du conduit de sortie de collecteur d'échappement (54) et dans lequel peuvent circuler les gaz d'échappement qu'expulse le moteur thermique à combustion interne alternatif (2), ces derniers ga pouvant se refroidir au contact des paroi internes dudit canal de refroidissement (30) en cédant leur chaleur au autres gaz expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21) S2
1 , Disposé de suralimentation pa turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 13, caractérisé en ©·© le pré-échangeur de régénération (35) et réchangeur de régénération {31} sont accolés pour former communémen un èchangeur oi~étagê (61) comportant au moins cinq orifices d'échangeur (89).
15, Dispositif de suralimentation pa turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1 ; caractérisé en ce qo sune parie du conduit de sortie de compresseur de puissance (24) constitue pour partie un post-éc angeur de régénération (70) en formant au moins un canal de réchauffage de post-èehangeur (72) dans lequel peuvent circuler les autres gaz après qu'ils aient été expulsés par le compresseur centrifuge de puissance (21) et: avant que ces derniers ne circulent dans le canal de réchauffage d régénération (33), ledit pos -èehangeur (70) comportant également au moins un canal de refroidissement de post-èc angeur (71) que forme une partie du conduit de sortie de la turbine de puissance (30) et dans lequel peuvent circuler lesdîts autres gaz après que ces derniers aient été expulsés par la turbine de puissance (27), ces derniers autres gaz pouvant s refroidir au contact dès parois Internes d.udit canal de refroidissement (71) en cédant leur chaleur auxdifs autres gaz expulsés par Je compresseur centrifuge de puissance (21).
16. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 15, caractérisé en ce q e te post- ch ngeur de régénération (70) et I èchangeur de régénération (31) sont accolés pour former communément un èchangeur b!-étagé (81) comportant au moins ix orifices d 'èchangeur (89).
17. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1 ; caractérisé en ce qm le conduit de sortie de compresseur de puissance (24) et/ou le conduit d'admission de l turbine de puissance (26) peu comporter un réservoir de pression de suralimentation (38).
18. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication , caractérisé en ce cpe le conduit d'admission du moteur thermique (8) comprend au moins un compresseur de
lEIMspesltif: de suralimentation par turbocompresseur à soutirage ffm et régénération suivant fa revendication 18, caractérisé i ce c é le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) est relié à l'entrée d'admission du moteur (§1) par un conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (82) qui contourne le compresseur de décollage (42). siiif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage- d'air et régénération suivant la revendication 19, caractérisé ce ue le conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (62) comport un clapet anti-retour d'alimentation directe de puissance (63) permettant aux gaz circulant dans ledi conduit (82) d'aller depuis l'entrée d'admission du moteur (51) vers le conduit d'admission du compresseur de puissance (1 ) mais non l'inverse. ;
21. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18. caractérisé en ce que le compresseyr de décollage (42) comprend une sortie gui est reliée au conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) par un condui de soufflage direct du compresseur de décollage (84) indépendant du conduit d'alimentation directe du compresseur de puissance (82).
Dispositif I de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 21, caractérisé n ce epe le conduit de soufflage | direct du compresseur de décollage (64) comporte un clapet anthretonr de soufflage direct de décollage (65) permettant aux gaz circulant dans ledit; conduit (64) d'aller depuis le compresseur de décollage (42) vers le conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) mais non l'inverse. lit ; de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénérât I!on suivant la revendication 21, caractérisé m ce que le conduit de soufflage direct du compresseur de décollage (64) est relié -au- conduit d*allmenta stion directe du compresseur de puissance (62) par un conduit de liaison Inter-oompresseurs (67) gui peut être obturé par une vanne de conduit de liaison inter-compresseurs (68), de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18,. caractérisé en ce qu le compresseur de décollage (42) peut êtr entraîné en rotation par au moins une turbine de décollage (45) positionnée sur le conduit de sertie de collecteur d'échappement (64)
25. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 18, caractérisé n c si«e le compresseur de décollage (42) comprend une entrée et une sortie reliées entre-elfes par un conduit de contoumement de compresseur de décollage (43) qui peut être obturé par une vanne de cootournemeni de compresseur de décollage; {44},
28, Dispositif : de suralimentation par turbocompresseur à soutirag d'air et régénération suivant la revendication 24, caractérisé n ce qm la t relne de décollage (45) comprend une entrée et une sertie reliées entre-elfes par un conduit de décharge de turbine de décollage {48} qui peut être obturé par une vanne de décharge de turbine de décollage (47).
27 > Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1, caractérisé ea ce u le conduit d'admission du compresseur de puissance (19) et ie conduit d'entrée de répartiteur d'admission (52) sont reliés entre eux par un conduit d'admission directe (17) qui peut être obturé par une vanne d'admission dire
28. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur â soutirage d'air et régénération suivant la revendication 1 , caraetérisé art ce que le conduit d'admission du moteur thermique (8) et/ou le conduit d'admission du compresseu de puissance (19) est(sont) relié(s) avec l ligne d'échappement (14) par un conduit de reeircutafion des ga¾ d'échappement (68) qui peut être obturé par une vanne de recirculation des gaz d'échappement (59).
2S. Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et régénération suivant la revendication 28, caractérisé en ce qm te conduit de recirculation des gaz d'échappement (58) comporte un refroldisseur des gaz d'échappement recirculés (60), , Dispositif de suralimentation par turbocompresseur à soutirage d'air et rêgênèraion suivant la revendication 1s sara«;iéf¼é en ce€§u© tout ou partie de l surface extérieure et/ou intérieure du conduit de sortie de compresseur de puissance (24) et/ou du conduit d'admission de la turbine rie puissance (2$) et/ou de îl'éch ngeu de régénération (31) et/ou du pré~éot angeiir de régénération (35) et/ou du collecteur d'êçhappwnent (12) et/ou du conduit de sortie de collecteur d'échappemen (54) et/ou de la ligne d'échappement (14) est revêtu d'un écran t ermique (50),
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