Brevet FR2560289A1 — publié le 19850830

SYSTEME D'ALIMENTATION MIXTE "ATMOSPHERIQUE-SURALIMENTE" POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention se rapporte à un système d'alimentation mixte "atmosphérique-suralimenté" destiné à améliorer le comportement à l'accélération d'un moteur à combustion interne suralimenté par un turbocompresseur qui reçoit son énergie d'entraînement des gaz d'échappement de ce moteur. Un défaut couramment avancé à l'encontre d'un tel moteur réside dans son aptitude réduite à l'accélération à partir d'un faible régime ou à partir d'une charge partielle par comparaison avec la puissance obtenue grâce à la suralimentation. En effet, un système de suralimentation au cours d'un fonctionnement en phase atmosphérique est parfaitement inutile ; il engendre de plus une perte de rendement, soit par augmentation de la contre-pression à l'échap- pement pour un turbocompresseur, soit par absorption énergie mécanique pour un compresseur entraîné. Dans le cas particulier des moteurs turbo-suralimentés, il existe des solutions tendant à diminuer, en charge partielle, la contre-pression à l'échappement : par exemple, on peut dériver une partie des gaz directement vers l'échappement sans traverser la turbine malencontreusement, par ce type de réalisation, on diminue inévitablement le régime de veille du turbocompresseur, ce qui entraîne une dégradation rapide de la réponse dynamique en accélération , cette propriété est ainsi à juste titre souvent critiquée, même en l'absence d'un dispositif de dérivation. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients de façon particulièrement simple et efficace. Acet effet, elle a pour objet un système d'alimentation mixte "atmosphérique-suralimenté" qui comprend suivant une particularité de l'invention, deux circuits d'alimentation disposés en parallèle sur l'admission du moteur turbo-suralimenté - un premier circuit destiné au fonctionnement en phase atmosphérique et constitué par un conduit menant au collecteur d'admission par l'intermédiaire d'un dispositif antiretour ; et - un second circuit destiné au fonctionnement en phase suralimentée et constitué par un conduit menant au collecteur d'admission et incorporant successivement une vanne-papillon, un compresseur et un échangeur de chaleur. Suivant une autre particularité de l'invention, cette vanne-papillon fermant le second circuit d'alimentation en phase atmosphérique, est actionnée par un vérin pneumatique commandé par une valve manométrique, un clapet anti retour et une prise sur le collecteur d'admission. Ces particularités permettent d'améliorer simultanément la réponse dynamique en accélération et le rendement du moteur turbo-suralimenté. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préférentiel, donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue schématique d'un sys tème d'alimentation mixte "atmosphérlque-suralimente' pour un moteur à combustion interne, conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente une courbe de variation de la pression de commande d'une vanne-papillon en fonr- tion de la pression au collecteur d'admission du moiteur, cette vanne-papillon intégree au système illustré à la figure 1 assurant le passage d'un fonctionnement en phase atmosphérique à celui en phase suralimentée et réciproquement. Un moteur à allumage commandé turbo-suralimente 1 représenté à la figure l comporte un collecteur d'ad- mission 2 et un collecteur d'échappement 3. Il est équipé d'un système de suralimentation comprenant une turbine 4 et un compresseur 5. Conformément à l'invention, le système d'alimentation mixte mis au point est fondé sur l'utilisation de deux circuits d'alimentation disposés en parallèle sur l'admission du moteur. Le premier circuit con porte un conduit 6 relie au collecteur d3admission 2 par 'în- termédiaire d'un dispositif antiretour 7. Le second circuit comprend trois portions de conduit 8, 9 et 1l séparées par le compresseur 5 et un échangeur de chaleur 10, et une vanne-papillon 12.Cette vanne- papillon, qui est susceptible de 1-ermer ce second circuit, est actionnée par un erin pneumatique 13 com dé par une valve manomé:rique 14, un clapet antiretour 15 et ne prise 16 sur le collecteur d'ad- mission 2. Ce système d'alimentation fonctionne de la manière suivante, en référence aux figures 1 et 2 En phase atmosphérique, le second circuit d'alimentation qui assure la suralimentation, est fermé par la vanne-papillon 12 disposée de preférence en amont du compresseur 5. Au voisinage de la pleine charge atmosphérique, et à un niveau déterminé par le tarage du vérin pneumatique 13 en relation avec le dispositif de commande 14, 15, l'ouverture de la vanne-papillon 12 met en service la suralimentation ; le premier circuit destiné au fonctionnement en phase atmosphérique est alors éliminé par le dispositif antiretour 7. Le dispositif pneumatique 14, 15, 16 émet un signal de commande du vérin pneumatique 13 dont l'évolution en fonction de la pression régnant dans le collecteur d'admission 2 est représentée par la courbe de la figure 2 où, suivant le sens d'évolution de la charge du moteur - ab représente l'écart de pression d'admission au collecteur 2 pour une même pression de commande de la vanne-papillon l2 ; et - ac représente l'écart de pression de commande de la vanne-papillon 12 pour une meme pression d'admission au collecteur 2. Ces écarts de pression ab et ac observés entre une évolution à charge croissante et une évolution à charge décroissante, sont égaux à la pression de tarage à l'ouverture de la valve manométrique 14. Ils reflètent bien la stabilité de fonctionnement du moteur 1 ainsi alimenté, à tous les régimes. La lignes p sépare la courbe de la figure 2 en deux parties distinctes qui correspondent à deux phases de fonctionnement du moteur Au-dessous de cette ligne se trouve la partie se rapportant à une alimentation en phase atmosphérique avec la vanne-papillon 12 fermée. Au-dessus de cette ligne se trouve la partie se rapportant à une alimentation en phase suralimentée avec la vanne-papillon 12 ouverte. L'intérêt de cette technique d'alimentation mixte réside dans la limitation du couple résistant de la roue du compresseur 5 ; en effet, ce couple est proportionnel au débit massique et ne dépend que dans une bien moindre proportion du rapport de pression. Comme le débit sortant du moteur reste à peu près le même durant la phase atmosphérique, à régime et charge constants, le régime de rotation du turbocompresseur augmente très sensiblement, cequi entraîne deux conséquences avantageuses - la réponse dynamique est améliorée ; - le rendement du moteur augmente du fait de la dimi nution de la contre-pression à l'échappement par augmentation de la permeatilité de la turbine 4. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation mixte "atmosphérique-suralimenté" pour un moteur à combustion interne (1) équipé d'un turbocompresseur (4, 5) entraîné par les gaz dréchappement, caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits d'alimentation disposés en parallèle sur l'admission du moteur - un premier circuit destiné au fonctionnement en phase atmosphérique et constitué par un conduit (6) menant au collecteur d'admission (2) du moteur par l'intermédiaire d'un dispositif antiretour (7) ; et - un second circuit destiné au fonctionnement en phase suralimentée et constitué par un conduit (8, 9, 11) menant au collecteur d'admission (2) du moteur et incorporant successivement une vanne-papillon (12), un compresseur (5) et un échangeur de chaleur (10). 2. Système d'alimentation mixte suivant la revendication 1, caractérisé en-ce que cette vanne-papillon (12) fermant le second circuit en phase atmosphérique, est actionnée par un vérin pneumatique (13) commandé par une valve manométrique (14), un clapet antiretour (15) et une prise (16) sur le collecteur d'admission (2).