Brevet FR2516595A1 — publié le 19830520

Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à pistons comprenant un turbocompresseur à suralimenta- tion par gaz brûlés. L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à pistons comprenant un turbocom- presseur à suralimentation par gaz brûlés, en particulier pour véhicules automobiles, les gaz brûlés venant des cylindres étant envoyés à une chambre de post-combustion et ensuite à une turbine à gaz brûlés, et de l'air étant insufflé par l'intermédiaire d'un organe d'étranglèment et après mélange avec du carburant dans les cylindres par une soufflante de charge entraînée par la turbine à gaz brûlés. Un moteur à combustion interne qui est connu par le document DE-OS 22 07 221 fonctionne selon un procédé de ce type Pour éviter une chute rapide de la vitesse de rotation du turbocompresseur à suralimentation lorsque le clapet d'étranglement est fermé et pour améliorer la ré-accéléra- tion du moteur à combustion interne, du carburant est injecté dans une chambre de post-combustion disposée à l'amont de la turbine à gaz brûlés, le carburant étant brûlé en même temps que la partie des gas brûlés qui ne sont pas brûlés Le turbocompresseur à suralimentation auquel sont 2 U envoyés ces gaz brûlés ne présente aucune diminution de puissance au cours de la fermeture du clapet d'étranglement et fourni de l'air de charge à une pression suffisamment élevée lors de la ré-accélération Mais l'inconvénient vient de la consommation élevée de carburant par la buse d'injec- tion de la chambre de post-combustion. Le but de l'invention est d'empêcher la chute de la vitesse de rotation du turbocompresseur à suralimentation sans consommation additionnelle de carburant. Ce problème est résolu du fait qu'en marche en frein moteur du véhicule automobile, l'allumage des cylindres est coupé et que le imélange de carburant et d'air non brûlé contenu dans les cylindres est envoyé dans la chambre de post-combustion Lorsque le véhicule est en marche en frein moteur, l'allumage des cylindres reste branché alors que le clapet d'étranglement est fermé, il y a consommation inutile de carburant; car la chaleur de combustion qui lui corres- pond est inutile pour faire marcher le véhicule quand il est dans cet état En coupant l'allumage et en envoyant le mélange de carburant et d'air non brûlé dans la chambre de post-combustion, l'énergie du carburant est alors utilisée pour maintenir la vitesse de rotation du turbocompresseur à suralimentation de manière à disposer de sa puissance totale i L> lors de l'accélération En ce qui concerne la chambre de post- combustion on peut utiliser une chambre constituée spécialement à cet effet ou encore une zone partielle de la conduite des gaz brûlés entre la turbine à gaz brûlés et le moteur à combustion interne. En dehors d'une économie de carburant, le procédé selon l'invention permet également de réduire l'émission de subs- tances nocives du fait que le carburant, dans la zone de charge partielle inférieure existante lorsqu'il y a marche en frein moteur, peut être plus complètement brûlé dans la chambre de post-combustion que dans les cylindres. On peut atteindre ce but d'une façon encore plus satis- faisante en prélevant simultanément de l'air de charge de la conduite allant du turbocompresseur à suralimentation aux cylindres et en l'envoyant à la chambre de post-combustion, de manière qu'il circule dans cette chambre de post-combustion avec un excès d'air de façon a, obtenir une combustion totale. Le circuit du turbocompresseur à suralimentation remplit la fonction, quand le véhicule marche en frein moteur, d'emma- gasiner de l'énergie, laquelle énergie n'est pas utilisée dans les procédés classiques et constitue un danger pour l'environnement - L'invention prévoit par ailleurs que l'air de charge provenant de la conduite venant de la soufflante de charges est envoyé en dérivation du moteur à la chambre de post- combustion Avec la possibilité indiquée dans le paragraphe précédent, ceci permet de commander l'allumage et/ou l'envoi en dérivation de l'air de charge, cette commande étant réalisée indépendamment à partir de la position du clapet d'étranglement, de la pression régnant dans la conduite d'air de charge et/ou de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. Un moteur à combustion interne à piston comprenant un turbocompresseur à suralimentation par gaz brûlés utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté schématiquement sur le dessin annexé et sera. expliqué plus en détail. Le moteur à combustion interne 1 est alimenté en air de lu charge à une pression plus élevée que celle de l'atmosphère par l'intermédiaire d'une conduite d'air de charge 2 prove- nant d'une soufflante de charge 3 d'un turbocompresseur à suralimentation par gaz brûlés 4 La soufflante de charge 3 est entraînée par une turbine à gaz brûlés 5 à laquelle est envoyé le courant de gaz brûlés arrivant par la conduite 6. La conduite à air de charge 2 et la conduite de gaz brûlés 6- sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une conduite de retour 7 qui est raccordée aux endroits 8 et 9 à la conduite d'air de charge 2 et à la conduite de gaz brûlés 6 Entre la position de raccordement 8 et le moteur à - combustion interne 1 est incorporé dans la conduite à air de charge 2 un clapet d'étranglement 10 qui est relié par une tringlerie 12 à un clapet d'étranglement Il monté dans la conduite de retour 7, cette tringlerie étant reliée de façon articulée aux deux clapets d'étranglement 10, 11 Dans la conduite à gaz brûlés 6 est montée une chambre de post- combustion 13 entre la position de raccordement 9 et la turbine à gaz orûlés 5, et elle est allumée-par une bougie 14 montée dans celle-ci La bougie 14 reçoit la tension d'une bobine d'allumage 15 raccordée à une batterie 16 Une autre bobine d'allumage 17 est raccordée à la batterie 16, parallèlement à la bobine d'alumage 15, et elle alimente par l'intermédiaire d'un interrupteur 18 le distributeur d'allu- mage 19 auquel sont raccordées les bougies 20, 21, 22 du moteur à combustion interne L'interrupteur 18 est relié au clapet d'étranglement 10 Il est ouvert ou fermé en fonction de la position en rotation de ce clapet, et il peut être réalisé sous forme d'un micro-rupteur à contact mécanique ou 25165:95 -4 sans contact, de manière que la liaison entre la batterie 16 et le moteur à combustion interne 1 soit interrompue à partir d'une position déterminée du clapet d'étranglement lu. Lorsque le moteur à combustion interne 1 fonctionne, les gaz brûlés sont envoyés par la conduite 6 à la turbine à gaz brûlés 5, après avoir subi une post-combustion dans la chambre de post-combustion 13 La soufflante de charge qui fonctionne en synchronisme avec la turbine à gaz brûlés- aspire de l'air frais, le comprime et l'envoie par la con- duite d'air de charge 2 au moteur à combustion interne. Lorsque le moteur à combustion interne 1 fonctionne à pleine charge, le clapet d'étranglement 10 est ouvert dans la conduite d'air de charge 2 et le clapet d'étranglement 11 est fermé dans la conduite de retour 7, ce qui fait que le moteur à combustion interne dispose de la pression de charge totale Si le moteur à combustion interne fonctionne en marche en frein moteur, le clapet d'étranglement 10 est fermé et le clapet d'étranglement 11 est ouvert L'air de charge est envoyé à la chambre de post-combustion 13 par la conduite de retour 7 Dans le même temps, l'interrupteur 18 s'ouvre et l'allumage du moteur à combustion interne est donc coupé Le mélange de carburant et d'air non brûlé passe par la conduite à gaz brûlés 6 Il est brulé dans la chambre de post-combustion par adjonction d'air de charge-et il amène le turbocompresseur à suralimentation à sa puissan- ce totale en agissant sur la turbine à gaz brûlés-5, ce qui permet une rapide ré-accélération du moteur à combustion interne ' REVENDICATIONS 1. Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à piston comprenant un turbocompresseur à suralimen- tation par gaz brûlés, en particulier pour véhicules auto- mobiles, les gaz brûlés vénant des cylindres étant envoyés à une chambre de post-combustion ( 13) et ensuite à une turbine à gaz brûlés ( 5), et de l'air étant insufflé par l'intermé- diaire d'un organe d'étranglement ( 10) et après mélange avec du carburant dans les cylindres par une soufflante de charge ( 3) entraînée par la turbine à gaz brûlés, caractérisé en ce qu'en marche en frein moteur du véhicule automobile, l'allu- mage des cylindres est coupé et que le mélange de carburant et d'air non brûlé contenu dans les cylindres est envoyé dans la chambre de post-combustion ( 12). 2.-Procédé de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en marche en frein moteur du véhicule automobile, l'air de charge provenant de la conduite venant de la soufflante de charge ( 3) est envoyé en dérivation du moteur à combustion interne et dirigé vers la chambre de post-combustion ( 13). 3 Procédé de fonctionnement selon la revendication lou-2, caractérisé en ce que l'allumage et/ou l'envoi en dérivation de l'air de charge est commandé par la position de l'organe d'étranglement ( 10) de la conduite d'air de charge ( 2). 4 -Procédé de fonctionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'allumage et/ou l'envoi en dérivation de l'air de charge est commandé par la pression régnant dans la conduite d'air de charge entre l'organe d'étranglement et les cylindres, et/ou par la vitesse de rotation du moteur à combustion interne.