Brevet FR2525276A1 — publié le 19831021

Turbocompresseur de suralimentation L'invention est du domaine des turbocompresseurs de suralimen- tation de moteur à combustion interne pour l'équipement des véhicules, du genre de ceux qui comprennent une turbine entrainée par les gaz d'échappement et une turbine hydraulique d'appoint. On sait que la turbine entrainée par les gaz d'échappement dispose d'un couple insuffisant aux bas régimes, notamment en cas d'accélération à partir d'une faible vitesse, le rôle de la turbine hydraulique d'appoint est de fournir le complément d'énergie nécessaire. On a déjà proposé des turbocompresseurs de suralimentation du type précédent, équipés d'une pompe haute pression, propre à fournir le fluide qui alimente la turbine d'appoint; avec des moyens d'enclenche- ment qui interviennent lorsque la puissance de la turbine à gaz est insuffisante Ces moyens peuvent comporter, soit un embrayage permet- tant d'accoupler ou de désaccoupler la pompe, soit une électrovanne permettant d'orienter l'huile sous pression vers la turbine ou vers un circuit de retour. On a également proposé pour l'alimentation de la turbine hydrau- lique de brancher un circuit haute pression sur le circuit de lubrification et d'utiliser la même huile pour la lubrification des paliers du turbocom- presseur et pour l'entraînement de la turbine, ce qui élimine tout danger de mélange Cependant l'huile de lubrification n'a pas les qualités de viscosité et de tenue en température idéales pour servir dans les circuits hydrauliques haute pression, surtout quand cette haute pression qui pourrait être de 170 bars, intervient dans d'autres circuits auxiliaires du véhicule tels que la suspension, l'assistance à la direction, le frei- nage etc L'invention propose une solution conciliant tous les inpératifs précé- dents, elle permet à la fois l'entrainement de la turbine hydraulique du turbocompresseur par l'huile de lubrification en haute pression. le graissage des paliers du turbocompresseur par l'huile de lubri- fication en basse pression. l'utilisation d'une huile spéciale pour les circuits hydrauliques du véhicule elle se caractérise par le fait qu'elle comporte des moyens pour transmettre la haute pression du circuit hydraulique à une partie du circuit de lubrifica- tion affectée à l'entrainement de la turbine hydraulique du turbocompresseur. La figure 1 représente un schéma de l'installation. La figure 2 représente une variante. On voit sur la figure 1 un moteur à combustion interne 1 avec son circuit d'admission 2 et son circuit d'échappement 3, il est relié à un turbo- compresseur 4 dont le compresseur 5 alimente l'admission 2 et dont la tur- bine à gaz 6 est entrainée par l'échappement 3 L'arbre commun au compres- seur 5 et à la turbine 6 repose sur deux paliers 7 et 8, il porte une turbine hydraulique 9 qui fournit la puissance d'appoint en basse vitesse. Le moteur 1 entraine en permanence la pompe 10 d'huile de lubrifi- cation et la pompe 11 du circuit hydraulique L'huile de lubrification est prélevée dans le carter 12 du moteur 1, elle est portée par la pompe 1 C à une pression d'environ 5 bars et circule dans tous les circuits de lubrification du moteur et en particulier dans le circuit de lubrification des paliers 7 et 8 du turbocompresseur. L'huile du circuit hydraulique est prélevée dans un réservoir 13 elle est portée à une pression d'environ 170 bars et charge un accumulateur haute pression à membrane 14, la membrane servant à séparer l'huile sous pression et un volume d'azote qui joue le rôle de ressort La pression de l'accumulateur 14 est régulée par un conjoncteur-disjoncteur non représenté. L'accumulateur 14 alimente en huile sous pression toutes les servitudes hydrau- liques du véhicule, suspension, freinage, assistance à la direction etc Une capacité 15 se compose de deux volumes 16 et 17 séparés par une membrane 18, le volume 16 est relié au circuit de lubrification et le volume 17 au circuit hydraulique. Quand la pression du circuit hydraulique est admise du côté 17, elle est transmise par la membrane au volume 16 et l'huile de lubrification portée en haute pression passe par le clapet de retenue 19, puis par le conduit et pénètre dans la turbine hydraulique 9, elle retourne au carter moteur par le conduit 21. Quand le volume 17 est relié au réservoir 13 d'huile hydraulique, la pression dans le volume 16 est égale à la pression du circuit de lubri- fication; le clapet de retenue 19 ferme le circuit 20 pour éviter un écou- lement permanent vers la turbine 9. La pompe à huile 10 du circuit de lubrification, prélève l'huile au carter moteur 12 par le conduit 22, la porte à la pression de lubrifi- cation qui est d'environ 5 bars et la répartit dans ce circuit par le conduit 23 qui aboutit en particulier aux paliers 7 et 8 du turbocompresseur par les conduits 24, 25 et 26 Le conduit 27 sert à alimenter le volume 16 de la capacité 15 à travers un clapet anti-retour 28 Ce clapet évite une montée en pression du circuit de lubrification quand le volume 16 est porté en haute pression. Une électrovanne à trois voies 29 commandée par un manocontact est reliée par un conduit 31 au volume 17 de la capacité 15, au réservoir d'huile hydraulique 13 par le conduit 32 et à l'accumulateur hydraulique 14 par le conduit 33 Selon que l'électrovanne 29 reçoit ou non un signal du manocontact 30, elle met le volume 17 en liaison, soit avec l'accumulateur hydraulique 14, soit avec le réservoir 13. Le manocontact 30 adresse un signal impuisionnel à l'électrovanne 29 quand deux conditions sont remplies. la pression du compresseur 5 est inférieure à un premier seuil. le déplacement de la commande d'accélération est supérieur à un deuxième seuil. Le-signal provenant du manocontact 30 provoque une impulsion de pression dans le conduit 20, qui accélère la turbine 9. En variante, voir figure 2, on peut remplacer la capacité 15 à membrane par un dispositif 15 a à piston étagé 18 a définissant trois volumes, un volume 16 a contenant l'huile de lubrification, un volume 17 a contenant l'huile hydraulique et un volume intermédiaire V qui est mis à l'air libre par l'ouverture 34 Quand le volume 17 a est relié à l'accumulateur hydrau- lique 14 le piston étagé 18 a se déplace, il en résulte un accroissement de pression de l'huile de lubrification dans le volume 16 a Cette pression reste cependant inférieure à la pression de l'huile hydraulique approxi- mativement dans le rapport des sections du piston étagé. Ce dispositif permet des impulsions de pression prolongées en direction de la turbine 9, il permet donc une meilleure adaptation de l'écoulement aux conditions de fonctionnement de la turbine. REVEND i CA T I ONS 1 Turbocompresseur de suralimentation d'un moteur à combustion interne pour l'équipement d'un véhicule, comprenant accouplés un compresseur fournissant de l'air comprimé à l'alimentation du moteur une turbine à gaz, entrainée par les gaz d'échappement du moteur et entrainant le compresseur une turbine hydraulique d'appoint, intervenant dans les conditions de fortes accélérations en basse vitesse, cette turbine étant alimentée par l'huile de lubrification du véhicule le véhicule étant par ailleurs doté d'un circuit hydraulique comprenant une pompe haute pression, un réservoir, et un accumulateur hydraulique à pression régulée caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour transmettre la pression de l'accumulateur hydraulique ( 14), à la partie du circuit de lubrification affectée à l'entraînement de la turbine d'appoint ( 9). 2 Turbocompresseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens pour transmettre la pression se composent d'une capacité ( 15) à deux compartiments séparés par une mem- brane ( 18), un premier compartiment ( 16) pour Ihuile de lubrification et un deuxième compartiment ( 17) pour l'huile hydraulique, le premier compar- timent étant interposé dans le circuit affecté à l'alimentation de la turbine d'appoint ( 9), et le deuxième compartiment étant relié au circuit hydrau- lique de moyens pour relier le deuxième compartiment ( 17) soit à l'accumulateur hydraulique ( 14), soit au réservoir ( 13) de moyens ( 28) pour protéger le circuit de lubrification quand l'huile affectée à l'alimentation de la turbine d'appoint ( 9) est portée en haute pression. 3 Turbocompresseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens pour transmettre la pression se composent: d'une capacité ( 15 a) à trois compartiments définis par un piston étagé ( 18 a); un premier compartiment ( 16 a) pour l'huile de lubrification, un deuxième compartiment ( 17 a) pour l'huile hydraulique et un troisième compartiment (V) intermédiaire, ouvert à l'air libre ( 34), le premier compartiment ( 16 a) étant interposé dans le circuit affecté à l'alimentation de la turbine d'appoint ( 9), et le deuxième compartiment (l al étant relié au circuit hydraulique de moyens pour relier le deuxième compartiment ( 17 a), soit à l'accumulateur hydraulique ( 14), soit au réservoir ( 13) de moyens ( 28), pour protéger le circuit de lubrification quand l'huile affectée à l'alimentation de la turbine d'appoint ( 9) est portée en haute pression. 4 Turbocompresseur selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les moyens pour sélectionner les connexions hydrauliques du deuxième compartiment ( 17, 17 a) de la capacité ( 15, 15 a) se composent d'une vanne à trois voies ( 29) commandée par un manocontact ( 30) obéissant à deux consignes qui correspondent: au dépassement d'un seuil pour la course de la commande d'accélération au franchissement d'un seuil inférieur, pour la pression du compresseur d'air.