Brevet FR2528112A1 — publié le 19831209

L'invention se rapporte à un dispositif permettant d'assurer la suralimentation d'un moteur à combustion interne au moyen d'un turbo-compresseur unique. Dans les moteurs à combustion interne à quatre cy- lindres suralimentés par un turbo-compresseur unique à roue radia- le, raccordé sur un collecteur unique d'échappement, il est bien con- nu qu'il existe une difficulté de vidange des fonds de cylindres, en particulier aux vitesses élevées. Ce phénomène peut s'expliquer de la manière sui- vante: lorsque le piston d'un cylindre est au voisinage de son point mort haut et que commence la phase d'admission, le cylindre suivant dans l'ordre d'allumage est déjà en cours de vidange, du fait de l'avan- ce habituelle de l'ouverture de sa soupape d'échappement et la bouffée d'échappement provoque une remontée de pression dans l'ensemble du collecteur des gaz Cette pointe de pression qui se fait sentir alors que la soupape d'échappement du cylindre considéré est encore ouverte, provoque un contrebalayage qui est dommageable à son remplissage et qui accentue les contraintes thermiques, limitant ainsi une utilisa- tion plus intensive du moteur. On connait dejà plusieurs solutions qui permettent de remédier à cet inconvénient. On peut, par exemple, utiliser deux turbo-compres- seurs séparés, dans chacun desquels débite un groupe de cylindres suffisamment espacés les uns des autres dans l'ordre d'allumage. Cette solution a l'inconvénient d'être chère et de conduire à un mgu- vais rendement moyen de la turbine qui n'est pas alimentée pendant une partie du temps, par exemple à peu près la moitié du temps avec un moteur à quatre cylindres. On peut aussi utiliser une turbine unique à double volute, chaque volute étant alimentée comme dans le cas précédent. Cette solution ne donne pas pleinement satisfaction car elle ne permet pas une baisse suffisante de pression dans la volute non ali- mentée lors de la pointe de pression dans la volute alimentée D'au- tre part, l'encombrement d'une turbine à deux volutes est plus impor- tant que l'encombrement d'une turbine à volute unique. On a également utilisé un " convertisseur de bouf- fées " ou " puise converter ", composé de deux tuyères alimentées successivement par des cylindres convenablement décalés dans l'or- dre d'allumage et suivies d'un conduit formant éventuellement diffu- seur, raccordé sur l'entrée d'une turbine unique Si la section des tuyères est suffisamment réduite, on peut obtenir dans le collecteur non alimenté une baisse de pression satisfaisante, mais cet agence- ment présente le double inconvénient de provoquer une perte d'éner- gie dans les tuyères et de N 1 être efficace que dans des limites étroi- tes de régime du moteur, ce qui fait qu'il est inadapté aux applica- tions automobiles. On sait enfin que, lorsque le débit des gaz entrar- nant une turbine peut varier dans de larges limites, le rendement de la turbine pour les faibles débits peut être grandement amélioré en prévoyant un volet de réglage de la section d'entrée de la volute en fonction du débit des gaz. L'invention se propose d'apporter une solution plus efficace au problème exposé ci-dessus et de fournir un dispositif de suralimentation qui soit satisfaisant pour tous les régimes de fonc- tionnement du moteur Elle s'applique à un dispositif de suralimen- tation de moteur au moyen d'un turbo-compresseur comprenant une turbine dont la volute, munie d'un volet de réglage de sa section d'entrée, est raccordée sur deux tubulures alimentées chacune par un groupe de cylindres du moteur Ce dispositif est caractérisé en ce que les deux tubulures sont prolongées, dans l'entrée de la volute, par deux conduits séparés par une cloison qui se termine en amont du bec de la volute, le volet de réglage comportant deux prolonge- ments qui s'étendent de part et d'autre de la cloison de séparation à l'intérieur des conduits. 2-528112 Suivant d'autres caractéristiques la cloison est formée par une toile de section transversale triangulaire dont la pointe est dirigée vers l'aval de la volute; - le volet est articulé sur le corps de la turbine autour d'un axe et il comporte au moins une surface cylindrique de section circulaire centrée sur cet axe, coopérant avec une surface conjuguée ménagée dans le corps de la turbine. L'invention a également pour objet un moteur sur- alimenté équipé d'un tel dispositif. Un exemple de réalisation fait l'objet de la des- cription qui suit, en référence aux dessins joints dans lesquels: la Fig 1 est une coupe suivant un plan perpen- diculaire à son axe de rotation, d'une turbine agencée selon l'invention; la Fig2 est un schéma de raccordement sur Uri mateur, avec coupe partielle selon la ligne 2-2 de la Fig 1; la Fig 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la Fig 1. On a représenté schématiquement sur la Fig 2 un moteur M à combustion interne comportant quatre cylindres 1, 2, 3 et 4 et, en partie, un turbocompresseur C. Les gaz d'échappement du moteur sont canalisés vers deux tubulures 5 et 6 alimentées par des cylindres différents, convenablement choisis dans l'ordre d'allumage de manière que, pour chaque tubulure, les cylindres qui s'y raccordent soient décalés d'un angle d'au moins 220 degrés, mesurés sur le vilebre- quin du moteur Dans le cas représenté d'un moteur à quatre cy- lindres dont l'ordre d'allumage est 1, 3, 4, 2, la tubulure 5 est rac- cordée sur les cylindres 1 et 4, tandis que la tubulure 6 est raccord- dée sur les cylindres 2 et 3. Les tubulures 5 et 6 sont reliées à une turbine radiale 7 dont le corps 8 délimite une volute 8 dans laquelle tourne une roue 9 qui entrafne un compresseur,non représenté. a L'entrée de la volute 8 est divisée, par une toile 10, en deux conduits 11, 12 qui constituent des prolongements des tubu- lures 5 et 6, respectivement La toile 10 a une section transversale à peu près triangulaire et se termine, vers l'aval, par une arête 13 a qui se situe en amont par rapport à une section S de la volute 8- passant par son bec théorique 14, de manière que la volute puisse être remplie convenablement à partir du jet de gaz provenant de chacune des tubulures 5 et 6. Un volet 15 reçu dans un logement latéral 8 du corps 8,est articulé sur ce corps autour d'un axe 16 11 comporte une surface 17, de préférence concave, qui constitue une paroi mobile de la volute permettant de régler sa section d'entrée en fonction des conditions d'utilisation du moteur Ce volet peut être entrainé par tout moyen connu, par exemple à l'aide d'une tige 15 d'axe Y ou à l'aide d'un levier agissant directement sur l'axe 16. Le volet 15 comporte deux prolongements 18,19 péné- trant respectivement à l'intérieur des conduits 11 et 12 Ces prolon- gements 18, 19 sont séparés par une fente 20 laissant le passage pour la toile 10 qui se prolonge latéralement en 10 dans le logement 8-. Ils sont terminés, chacun, par une surface cylindrique 21 de section circulaire centrée S ur l'axe 16 et coopérant avec une surface conju- guée 22 formée dans le logement 8, afin d'assurer une étanchéité au moins approximative vers l'amont du volet De même, une étanchéité au moins approximative est assurée vers l'aval du volet, par coopéra- tion entre deux surfaces 23,24,centrées sur l'axe 16 et formées res- a pectivement sur le volet 15 et dans la volute 8- Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, on peut, à l'aide d'une seule pièce actionnée par un seul mécani sme, régler non seulement la section d'entrée de la volute 8,mais aussi les sec- tions d'arrivée des gaz dans les tubulures 5 et 6, à leur débouché dans la volute. De cette façon, les sections terminales des tubulures 5 a et 6 et la section d'entrée de la volute 8 sont constamment adaptées au débit des gaz d'échappement On peut ainsi, pour tous les ré- gimes du moteur, obtenir d'une part, une baisse de pression suffi- samment réduite dans celle 5 ou 6 des tubulures qui n'est pas ali- mentée en gaz d'échappement, ce qui évite l'inconvénient du contre balayage dans les cylindres, et, d'autre part, un bon rendement de la turbine quel que soit le débit des gaz ce qui permet, notamment d'éméliorer la suralimentation à bas régime Par ailleurs, l'énergie cinéti que des jets de gaz au débouché des conduits 5 et 6 peut être aussi élevée que néces- saire, sans qu'il en résulte de perte sensible, puisque cette éner- gie est directement utilisée dans la roue 9. Il va de soi que l'invention s'applique de la même façon si le volet 15 est suivi vers l'aval, ainsi qu'il est connu,par un ou plusieurs autres volets mobiles destinés à allonger la zone de la volute sur laquelle se fait le réglage de la section. REVENDICATIONS - 1 Dispositif de suralimentation pour moteur à com- bustion interne (M), comprenant un turbo-compresseur (C) dont la turbine ( 7) comporte une volute ( 8) raccordée à deux tubulures ( 5, 6) reliées chacune aux échappements d'un groupe de cylindres du moteur, ladite volute étant munie d'un volet ( 15) de réglage de sa section d'entrée, caractérisé en ce que l'entrée de la volute est divisée par une cloison ( 10) en deux conduits ( 11, 12) qui prolongent les deux tubulures ( 5, 6) et le volet de réglage ( 15) comporte deux prolongements ( 18, 19) qui s'étendent de part et d'autre de ladite cloison ( 10) dans les conduits ( 11, 12). 2 Dispositif de suralimentation suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la cloison ( 10) est formée par une toile de section transversale triangulaire dont la pointe ( 13) est dirigée vers l'aval de la volute ( 8). 3 Dispositif de suralimentation suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la cloison ( 10) se termine en amont d'une section (S) de la volute ( 8-)passant par son bec théorique ( 14). 4 Dispositif de suralimentation suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la cloison ( 10) comporte un prolongement latéral ( 10) qui s'étend dans un logement ( 8) recevant le volet ( 15) en position escamotée. Dispositif de suralimentation suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet ( 15) est articulé sur le corps de la turbine autour d'un axe ( 16) et il comporte au moins une surface cylindrique ( 21, 23) de section circulaire centrée sur cet axe ( 16), coopérant avec une surface conjuguée ( 22,24) ménagée dans le corps de la turbine. 6 Dispositif de suralimentation suivant la revendica- tion 5, caractérisé en ce qu'il est prévu deux jeux de surfaces conju- guées, respectivement amont ( 21, 22) et aval ( 23, 24). -,; 7 Moteur à combustion interne à suralimentation par turbo-compresseur, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.