Brevet FR2523212A1 — publié le 19830916

TITRE : SURALIMENTATION RECUPERATIVE DES MOTEURS THES IQUE DOMAINE DE LA TECHNIQUE : Tout moteur thermique ETAT DE LA TECHNIQUE La suralimentation des moteurs thermiques se fait actuellement soit par turbo cornssêur qui utilisent l'éner- gie des gaz d'échappement pour comprimer l'air d'admission soit par compresseur-volumétrique qui prélèvent de l'énergie sur le vilebrequin pour aboutir au même résultat Le "comprex" est une technique ingénieuse qui utilise des phénomènes de résonnance acçoustique et de compres sion dynamique des gaz d'admission en bénéficiant de la détente des gaz d'échappement et en prélevant une faible quantité d'énergie mécanique du moteur pour entraîner un rotor. Toutefois, dans les 3 cas on note que l'on dégrade les nerformances du moteur au niveau de ses "sorties" afin de préparer la charge fraîche qui va l'allimenter. En effet, le turbo compresseur et le comprex créent une contre pression à l'échappement qui réduit la puissance du moteur au même titre que le compresseur volumétrique réduit la puissance mécanique utile en en détournant une partie pour son travail. Autre problème important : le Turbo compresseur, caa-ur volumétrique, et comprex sont l'objet de changement de régimes important à des niveaux de vitesse de rotation élevé (plus + de 100.000 T./m pour le turbo) ils gaspillent donc une énergie appréciable à chaque cycle accélération freinage. Dernier problème le turbo conpresseur est sujet à un "retard" bien connu qui pénalise la franchise des accélérations. CONTENU DE L'INVENTION. Un moteur thermique dégrade environ 33 % de sa puissance sous forme de calories qui sont dissipés dans l'eau, l'huile, l'échappement et l'air baignant le compartiment moteur Par ailleurs, la compression de l'air de suralimentation élève sa température et est néfaste au plein rendement et de la tenue mécanique des organes. Nous pronosons donc d'utiliser ces calories perdus pour faire marcher une "machine à vapeur" ayant le moteur pour source chaude" un condensateur pour source froide" et une turbine à 2 ou 3 roues en guise de "machine a vapeur" - La première des "roues" est le "moteur" elle utilise la détente du fluide entre les 2 sources. La deuxième est un petit compresseur de gavage qu ramène le fluide condensé vers la source chaude en le comprimant; enfin la troisième est le compresseur qu coprie la charge d'air frais pour le moteur thermique. R?:ARQUE : La roue n 2 peut éventuellement être supprimée et remplacée par une pope annexe. On a donc, en fait, fabriqué un "Turbo compresseur" fonctionnant sur le circuit de refroidissement au lieu de fonctionner sur l'échappement AVANTAGES : Pas de perte de puissance å 'échappement et pas de problème de temps de réponse car l'inertie thernique du bloc moteur et du fluide réfrigérent.'intègrent" les variations de régime du moteur. Le fluide de refroidissement est un fluide frigorifique ou un calloporteur classique. REMARQUE : T'avantage de cette technique est que l'on peut éventuelle.ent, mettre en série une fonction "pompe à chaleur" en rajoutant un second radiateur de refroidissement. Après une roue n02 spéciale, b très fort taux de compression, on dispose alors, après détente partielle à travers.un ajustage ou une quatrième roue de l'arbre 4e la turbo pompe, d'une source très basse température pour la climatisation interne de l'habitacle et pour le refroidissement des gaz d'admission après compression. Ré ARQUE : Cette fonction optionelle pompe à chaleur peut utiliser un fluide différent et un circuit séparé n'ayant en commun avec la fonction turbo compresseur que l'arbre d'en trainement. Dans le cas où l'option pompe à chaleur n'existe pas il est bien évident que l'on peut refroidir les gaz d'admission en utilisant le fluide caloporteur de la machine à vapeur qui vient juste de passer par la roue de gavage n02 Le fluide passe ensuite dans le bloc moteur et l'on peut ensuite envisager de le surchauffer en le faisant passer dans une double enveloppe qui chemise le tube d'échappement, et, éventuellement le premier silencieux ou le pot catalytique. AVANTAGE DE CE DISPOSITIF Tout les traitements de fluide faisant appel à un pompage ou à une détente récupératrice d'énergie se font sur un arbre unique à haut régime de rotation et à vitesse quasi constante au cours, par exemple, d'un cycle Europe - Dans ces conditions au bon rendement thermodynamique et mécanique de 12 turbo porpe (pas d'engrenage) instantané s'ajoute un "rendement temporel" avantageux correspondant à l'absence de variation de rétu-e et donc de perte énergie cynétique et de cavitation ou d'inadaptation de " aérodynamique interne de la machine pendant des phases transitoires. INCCNVENIENTS : Le moteur ne donne toute s puissance qu'après etre monté en température (mais est-ce vraiment un inconvénient ? ). AVANTAGE : On peut imaginer d'utiliser du fluide haute pression issu de la roue n02 pour gonfler un accumulateur pneumatique - ce liquide pressurisé-peut alors permettre d'entrainer un petit moteur hydraulique pour assurer le démarrage du moteur thermique - On peut même imaginer d'utiliser ce dispositif pour faire du "stop and go" - c'est-8-dire qu'à tout arrêt complet de la voiture le moteur se coupe automatiquement et les calories restantes sont utilisées pour-gonfler l'accumulateur pneumatique d'admission. Lorsque le pilote accélère pour repartir le moteur hydraulique relance alors le moteur thermique.On a ainsi économisé la consommation de ralentis. Rh.ARQUE : Il est possible soit en utilisant le fluide de refroidissement issu de la roue n02 soit en utilisant un autre fluide pompé par une roue auxiliaire située sur le même arbre de gonfler un accumulateur oléopneumatique qui alimente ensuite tous les accessoires du véhicule : démar- reur, direction assistée, servo moteur, suspension hydraulique ou correcteur d'assiette. RStARQUE : Toujours avec le même principe, on peut envisager drutillser, non pas une turbo pompe, mais, tout autre type de machine à vapeur et de pompe; gar exemple : le moteur et la pompe ou l'un des deux seulement peuvent être à piston, à engrenage, à ailettes, à membrane etc... REMARQUE : Tous les accessoires du moteur thermique tel l'alternateur et les pompes de circulation de fluide peuvent être attelés à l'arbre du turbo-compresseur. REVENDICATIONS (I) - Dispositif de suralimentation de moteur thermique permettant de fournir une charge d'air comprimée à l'admissinon sans retard à l'accélération; ce dispositif effectue ce travail sans prélever de la puissance sur l'arbre moteur et sans créer une contre pression à l'échappement. Il est caractérisé par l'usage d'une machine à vapeur qui utilise comme source froide un condenseur et, comne source chaude le moteur thermique, cette machine entratne un compresseur de suralimentation et des accessoires. (2) - Dispositif de climatisation et de l'osbstacle et de réfrigération de la charge d'air destiné à l'admission utilisé en combinaison avec le Dispositif de la revendication (I) caractérisé par une pompe à chaleur qui est entratnée par l'arbre de la machine à vapeur. (3) - Machine à vapeur selon la revendication (I) caractérisée par le fait que la machine à vapeur est une turbo pompe. (4) - Machine à vapeur selon la revendication (I) caracté- risée par le fait que la machine à vapeur est un moteur à pistons. (5) - Machine à vapeur selon la revendication (I) caractérisée par le fait que la machine à vapeur est un moteur à palettes. (6) - Tachine à vapeur selon la revendication (I)aracté- risée par le fait que la machine à vapeur est un mateur à membrane (7) - Machine à vapeur selon la revendication (I) caractérisée par le fait que la machine à vapeur est un moteur à engrenage.