Brevet FR2443574A1 — publié le 19800704

La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne à pistons et à suralimentation au moyen d'au moins deux turbocompresseurs à gaz d'échappement, qui, lorsque le moteur fonctionne à pleine puissance, délivrent en parallèle l'air de suralimentation aux cylindres de ce moteur et dont l'un au moins est arrêté par obturation du conduit d'admission des gaz et du conduit de refoulement de l'air, quand le moteur fonctionne sous charge faible ou modérée. De la sorte, sous charge partielle, la totalité des gaz d'échappement du moteur est délivrée aux autres turbocompresseurs, qui fonctionnent par conséquent plus tôt au voisinage de leur régime de pointe, par rapport au fonctionnement en parallèle de tous les turbocompresseurs et le rendement est donc meilleur.Ils peuvent par suite fournir une plus grande quantité d'air de suralimentation sous une pression plus élevée, ce qui permet d'augmenter la quantité de carburant et donc le couple moteur sans dégradation de la combustion ou de la composition des gaz d'échappement. Cette augmentation des débits de carburant et d'air augmente aussi l'énergie des gaz d'échappement, ce qui améliore encore plus la suralimentation. Un moteur du genre précité a été décrit dans le brevet DE-PS 805 965. Mais il présente l'inconvénient que le passage du fonctionnement avec un seul turbocompresseur au fonctionnement en parallèle de deux turbocompresseurs entraîne une insuffisance passagère d'air de suralimentation. Cette insuffisance provient d'une baisse de la pression des gaz d'échappement lorsque la seconde turbine démarre, ce qui fait diminuer la vitesse et donc le débit du premier turbocompresseur, sans que le second, qui est encore à l'arrêt à ce moment, soit capable de compenser cette perte de débit. Par ailleurs, le second compresseur, qui doit agir contre une soupape de retenue fermée au moment où le second turbocompresseur démarre, fonctionne alors de façon inadmissible à la manière d'une pompe, si bien qu'il n'est pas capable de donner à l'air la pression de celui qui est délivré par le premier compresseur. De cette manière, il n'est pas possible de passer au fonctionnement normal dans lequel les turbocompresseurs fonctionnent en parallèle. L'invention a pour objet de permettre d'exécuter cette commutation en empêchant la pression de l'air de suralimentation de diminuer, de façon qu'aucune des conséquences de cette chute de pression (perte-de puissance et dégradation de la qualité des gaz d'échappement) ne puisse se manifester. Conformément à l'invention, pour faire démarrer les turbocompresseurs qui sont à l'arrêt lorsque la charge est faible, la partie des gaz d'échappement qui excède la quantité nécessaire pour faire fonctionner les turbocompresseurs à marche continue est délivrée à ces turbocompresseurs à l'arrêt, par l'intermédiaire d'un dispositif étrangleur réglable, l'air de suralimentation qui est ainsi produit étant introduit dans une chambre de combustion, dont les gaz qui s'en échappent après l'allumage sont utilisés pour augmenter encore la vitesse desdits turbocompresseurs, les organes qui interrompent la communication entre le moteur et ces turbocompresseurs étant auverts et la chambre de combustion étant mise au repos lorsque tous les turbocompresseurs ont atteint sensiblement la même vitesse. Puisque les turbocompresseurs à l'arrêt sont alimentés par l'intermédiaire d'un dispositif étrangleur réglable, il est possible de commander le prélèvement des gaz destinés à les faire démarrer de façon à n'utiliser à cet effet que la quantité excédentaire de ces gaz. Si la charge du moteur continuait à augmenter sans que les turbocompresseurs à l'arrêt soient mis en marche, le débit des turbines en service serait insuffisant et cette quantité excédentaire ferait refluer les gaz d'échappement dans les cylindres du moteur, ce qui aurait une influence négative sur la combustion. Grâce à l'utilisation d'une chambre de combustion, il est possible d'augmenter sans difficulté la vitesse des turbocompresseurs jusqu'à celle de ceux à marche continue sans avoir à utiliser à cet effet l'énergie des gaz d'échappement du moteur et donc sans nuire à la suralimentation de ce dernier. La conformation de la chambre de combustion peut être simple, car son rendement a une importance secondaire puisque sa durée d'utilisation est courte. Par ailleurs, il est possible de commander l'alimentation en carburant de cette chambre au moyen d'une soupape simple, laissant simplement passer ce carburant ou interrompant son passage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un moteur à pistons, dont les cylindres sont disposés sur deux lignes, comportant deux turbocompresseurs à gaz d'échappement et travaillant en parallèle quand la puissance développée par le moteur est élevée ; et la figure 2 est un schéma du distributeur utilisé dans une variante de réalisation. Les deux lignes 11 et 12 de cylindres du moteur comportent chacune un conduit ou collecteur d'échappement 13, 14 respectivement et un conduit d'air de suralimentation 15, 16 respectivement. Les deux conduits d'échappement 13, 14 communiquent par un conduit 17 et ils sont reliés chacun à la turbine respective 21 ou 22 de deux turbocompresseurs 23, 24. Ces turbines 21 et 22 entraînent de manière connue des compresseurs 25, 26 respectivement. Ceux-ci aspirent l'air de l'atmosphère à travers des filtres 27, 28 et le refoulent dans les conduits respectifs de suralimentation 15, 16 en le faisant passer dans des refroidisseurs 29, 30. Un distributeur 31 à trois positions a, b, et c est disposé entre ces compresseurs 25, 26 et ces refroidisseurs 29, 30. Un dispositif étrangleur et obturateur réglable 32 est disposé entre le conduit d'échappement 14 et la turbine 22 qui peut être mise hors service. Un conduit 33, reliant le distributeur 31 au conduit d'échappement, débouche dans ce dernier en aval de ce dispositif 32 et en amont de la turbine 22. Une chambre de combustion 34 est disposée dans ce conduit de liaison. Lorsque le moteur fonctionne sous charge faible ou modérée, le distributeur 31 occupe la position a. Le dispositif 32 interrompt le passage des gaz vers la turbine 22, ce qui arrête le turbocompresseur 24. L'ensemble des gaz d'échappement produits alimente la turbine 21 du turbocompresseur 23, qui est ainsi capable de délivrer de manière connue une quantité suffisante d'air de suralimentation au moteur tant que la charge de celui-ci reste inférieure à une valeur moyenne. Par conséquent, l'air de suralimentation refoulé par le compresseur 25 parvient aux deux conduits 15 et 16 par l'intermédiaire du distributeur 31. Lorsque la charge du moteur dépasse la valeur moyenne, la proportion des gaz d'échappement absorbés par la turbine 21 atteint sa valeur maximale. Par suite, les gaz pourraient refluer dans les cylindres du moteur, mais, pour éviter cet inconvénient, le dispositif étrangleur et obturateur 32 est ouvert de manière correspondante. I1 peut être ouvert automatiquement en fonction de la pression qui règne dans le conduit d'échappement 14. Après démarrage du turbocompresseur 24 le distributeur 31 passe à la position b et il délivre à la chambre de combustion 34 l'air refoulé par ce turbocompresseur 24. Lorsque celle-ci a été allumée, les gaz qui s'en échappent servent à accélérer encore plus la vitesse dudit turbocompresseur 24. Lorsque la vitesse du turbocompresseur 24 a atteint celle du turbocompresseur 23 à marche continue, le distributeur 31 est mis à la position c. Le dispositif étrangleur 32 est ouvert complètement et l'alimentation de la chambre 34 en carburant est interrompue. Par conséquent, les deux turbocompresseurs 23 et 24 alimentent le moteur en commun. Cependant, afin de faciliter l'accélération du moteur, la chambre de combustion 34 peut rester en service jusqu'à ce que ce moteur ait atteint sa vitesse maximale et que la quantité de carburant soit maximale. Le dispositif étrangleur 32 peut alors répartir les gaz d'échappement du moteur et de cette chambre entre les deux turbocompresseurs. Par ailleurs, ainsi que le représente la figure 2, il faut que le distributeur ait une position b', dans laquelle l'air de suralimentation délivré par les deux compresseurs est réparti entre les cylindres des deux lignes et la chambre de combustion par l'intermédiaire d'un étranglement 35. Lorsque le moteur passe du fonctionnement à pleine charge au fonctionnement sous charge partielle, le dispositif étrangleur et obturateur 32 est fermé, ce qui arrête le turbocompresseur 24. En même temps, le distributeur 31 passe à la position a. Par suite, c'est de nouveau le turbocompresseur 23 qui délivre l'air de suralimentation aux cylindres des deux lignes du moteur. Aussi bien le changement de position du distributeur 31, que l'allumage de la chambre de combustion 34, ou encore le réglage du dispositif étrangleur et obturateur 32 peuvent être effectués de manière connue, non représentée, en fonction d'une grandeur caractérisant la charge du moteur, par exemple la pression de suralimentation, l'amplitude du déplacement de la tige de réglage, la vitesse angulaire du moteur ou du turbocompresseur, etc Il va de soi que diverses modifications peuvent être apportées au moteur décrit sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne à pistons et à suralimentation par au moins deux turbocompresseurs à gaz d'échappement, qui, lorsque le moteur fonctionne à pleine puissance, délivrent en parallèle l'air de suralimentation à ce moteur et dont l'un au moins est arrêté par obturation du conduit d'admission des gaz et du conduit de refoulement de l'air quand le moteur fonctionne sous charge faible ou modérée, moteur caractérisé en ce que la partie des gaz d'échappement de ce moteur qui excède la quantité nécessaire au turbocompresseur (23) à marche continue est délivrée par l'intermédiaire d'un dispositif étrangleur réglable (32) aux turbocompresseurs arrêtés (24), de façon à les faire démarrer, l'air de suralimentation ainsi refoulé alimentant une chambre de combustion (34) dont les gaz qui s'en échappent, après allumage, sont utilisés pour accélérer encore la vitesse des turbocompresseurs qui peuvent être arrêtés (24), et en ce que l'organe qui interrompt la communication entre le moteur et lesdits turbocompresseurs est ouvert et la chambre de combustion est mise au repos lorsque tous les turbocompresseurs ont sensiblement la même vitesse. 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion (34) reste en service de façon à faciliter l'accélération du moteur jusqu'à ce que celui-ci ait atteint sa vitesse maximale et utilise la quantité maximale de carburant. 3. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif étrangleur réglable (32) constitue dgalement un organe obturateur destiné à arrêter les turbocompresseurs concernés. 4. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif étrangleur (32) est réglé par la pression qui règne en amont dans le conduit d'échappement (14).