Brevet FR2553828A1 — publié le 19850426

Dispositif d'entraînement d'organes auxîliaires d'un moteur à combustion enterre. La présente invention concerne un dispositif d'entraînement d'organes auxiliaires d'un moteur à combustion interne, comportant une tubulure d'évacuation des gaz d'échappement et une turbine actionnée par ces gaz. L'utilisation d'une ou plusieurs turbines actionnées par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, est aujourd'hui fréquente pour entrainer un compresseur d'air d'alimentation du moteur, que celui-ci soit du type Diesel, à essence ou autre. Dans un tel dispositif, la turbine est montée sur le mena arbre que le co.rnpresseur, ces deux organes pouvant fonctionner avantageusemcnt dans la même plage de régimes de rotation. En revanclle, un dispositif de ce genre n'est pas utilisé pour entraîner d'autres organes auxiliaires d'un moteur à combustion interne ou d'un véhicule, tels qu'une dynamo, un alternateur, un ventilateur de refroi disoement du moteur, une pompe de circulation dc l'eau de refroidissement, ou tout autre orgare dont le fonctionnement est lié à celui du moteur. En effet, la vitesse de rotation des turbines actionnées par les gaz d'échappennt, telles qu'elles sont réalisées usuellement, est beaucoup plus grande que la vitesse admissible pour ces organes auxiliaires. A titre d'exemple, une turbine de modèle courant fonctionne avantageusement à des régimes pouvant atteindre jusqu'à 100.000 tours/minute, tandis qu'un alternateur de modèle courant ne doit pas dépasser un régime d'environ 10.000 tours/minute. On a par conséquent assuré jusqu'à maintenant l'entraînement des organes auxiliaires à partir de l'arbre duviîctrequin du moteur, dont le régime de rotation est du mena ordre de grandeur que celui des organes auxiliaires. Toutefois, il serait avantageux de prélever sur les gaz d'échappement, la puissance nécessaire pour ces organes auxiliaires, de manière à récupérer une part de l'énergie résiduelle de ces gaz au lieu de la prélever sur la puissance mécanique délivrée par le moteur. La présente invention se propose de combler cette lacune en réalisant un dispositif perlnett7nt de récupérer ui7e partie de l'énergie non utilisée par le moteur, pour assurer ltentralnement d'un ou de plusieurs organes auxiliaires du moteur. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transmission pour connecter la turbine à au moins un des organes auxiliaires,et pour entraîner cet organe en rotation avec elle. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de transmission conlporteilt un réducteur de vitesse. Ainsi, il est possible de réaliser le dispositif avec des turbines usuelles, telles que celles des turbocompresseurs actuels, et avec des organes auxiliaires courants, dont la vitesse de rotation est nettement plus petite que celle de la turbine. L.e réducteur de vitesse peut eAtre constitué par une boite à engrenages dont le rapport de réduction est compris entre 5 et 20, mais de préférence voisin de 10,due manière à perrnettre l'utilisation de régimes de rotation avantageux autant sur la turbine que sur les organes auxiliaires de 'modèle courant. Dans le but de réduire les dimensions et les masses des engrenages, le rapport de réduction de la boite à engrenages peut être limité à une valeur coroprise entre 2 et 5, et de préférence voisin de 3, en complétant le réducteur de vitesse par une transmission constituée de deux poulies reliécs par une courroie, le rapport de réduction de la transmission par courroie étant compris entre 2 et 6, et de préférence voisin de 4. Il est possible d'obtenir ainsi un rapport de réduction global compris entre 5 et 20, par exemple voisin de 10 à 12, en fonction des caractéristiques de vitesse des divers organes auxiliaires à utiliser. Le réducteur de vitesse peut également être constitué seulement par une transmission à courroie telle que décrite ci-dessus, la plus petite des poulies étant montée sur le marne axe que la turbine. Dans ce cas, le support de réduction global est plus faible que ci-dessus, par exemple inférieur à 10, ce qui peut nécessiter d'installer un dispositif supplé dentaire pour limiter la vitesse de rotation de la turbine, de manière à éviter un régime trop élevé des organes auxiliaires et de la transmission par courroie. Par exemple, la tubulure des gaz d"échappement peut être agencée pour ne conduire à la turbine qu'une fraction du débit des gaz, et peut comporter un organe de réglage du débit ou de la pression des gaz adn)is à traverser la turbine. Le dispositif tel qua décrit est utilisable pour entraîner un ou plusieurs des organes auxiliaires d'un moteur, tels qu'on les rencontre en particulier sur des véhicules automobiles. La réalisation proférée consiste à entraîner une génératrice de courant électrique, par exemple un alternateur, qui peut délivrer l'énergie électrique nécessaire à d'autres organes auxiliaires du moteur ou du véhicule. Parmi les autl-es organes susceptibles d'être actionnés par le dispositif proposé, il y a lieu de mentionner un ventilateur de refroidissement du moteur, ainsi qu'une pompe de circulation d'eau de refroidissement. Entrainès par les gaz d'échappement, ces organes auront l'avantage de fonctionner à régime élevé quand le débit des gaz est grand, c'est-adire quand le moteur fonctionne à puissance élevée, et assureront par conséquent un refroidissement dont 3a puissance cst à tout moment en relation avec la puissance du moteur. I1 importe de relever que les dispositifs tels que proposés peuvent être agencés pour entraîner soit un seul organe auxiliaire, soit plusieurs de ces organes séparés ou combinés entre eux. Par exemple, une trans mission à courroie peut entraîner plusieurs poulies montées sur des organes séparés. La présente invention sera mieux comprise en référence à un exemple de réalisation et au dessin annexé illustrant schématiquement une vue partiellelnent coupée d'une forme d'exécution préférée du dispositif. Cn référence à la figure, le dispositif se compose essentiellement d'une turbine 10 d'un réducteur à engrenagesil,et d'un réducteur à poulies 12 dont l'axe de sortie 13 est connecté à un organe auxiliaire 14, tel que par exemple un alternateur, d'un moteur à combustion interne 15. La turbine 10 est une turbine du type de celle utilisée couramment sur les r"oteurs à turbo compresseur. Elle est montée sur la tubulure d'échappement 16 du moteur 15,et rejette les gaz d'échappement par une tubulure axiale 17. L'arbre de sortie 18 de la turbine 10, porté par un palier 19 monté dans un boîtier 20, constitue l'entrée du réducteur à engrenages 11. Dans l'exemple décrit, ce réducteur se compose d'un petit pignon 21 monté sur l'arbre le, et d'un grand pignon 22 dont L'luxe 23 porte la petite poulie 24 du réducteur à poulies 12. La poulie 24 est relié à une poulie 25 montée sur l'axe 13 et coupera la poulie 24 par une courroie trapézoqdale 26. Grâce au double étage réducteur, il est possible de raccorder une turbinc du type connu tournant à des vitesse de l'ordre de 100 Q30 tours par minute,à un alternateur traditionnel pouvant tourner à des vitesses maximales de l'ordre de 10 000 tours/minute. Le double étage réducteur permet d'obtenir une réduction de l'ordre de 10.Toutefois il est bien entendu que cette réduction n'est ndcessaire que dans la mesure ob l'on souhaite adapter les vitesses d'un alternateur connu à celle d'une turbinc traditionneXeIL serait possible d'envisager la réalisation de turbines tournant à des vitesses inférieures à 10 000 toursiminute,et des alternateurs dont la vitesse maximale d'utilisation soit supérieure à 10 000 tours/minute. Ceci permettrait éventuellement d'interposer un réducteur dont le facteur de réduction est inférieur à 10, voire de supprimer totalement le réducteur. En outre dans l'exemple représenté, le réducteur comporte deux étages dont l'un est un réducteur à engrenages et l'autre un réducteur à poulies. Il serait envisageable de réaliser un réducteur à engrenages à un ou plusieurs étages de réduction ,ou un réducteur à poulies et courroie à 1 ou plusieurs étages de réduction. Enfin le réducteur pourrait être monté dans un boîtier solidaire de la carcasse de la turbine. Bien que dans l'exemple représenté, l'organe auxiliaire est constitué par un alternateur, cet organe auxiliaire pourrait être constitué par tout autre élément tel que le ventilateur de refroidissement, la pompe à eau, un compresseur d'asservissement etc. En outre le dispositif selon l'invention pourrait être combiné directement avec un système turbocompresseur de type connu et monté en série sur certains véhicules. Revendications 1.. Dispositif d'entraînement d'organes auxiliaires d'un moteur à ces- bastion interne, comportant une tubulure d' évacuation des gaz d' échap- pement et une turbine actionnée par ces gaz, caractérisé en ce qulil comprend des moyens de transmission (11,12) pour connecter la turbine (10j à au moins un des organes auxiliaires (14), et pour entraîner cet organe en rotation avec elle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comportent un réducteur de vitesse (11,123. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse comprend une boite (11) à engrenages (21,22), dont le rapport de réduction est compris entre 5 et 2O,et de préférence au rnoins approximativement voisin de 10. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ré réducteur de vitesse comprend une boite à engrenages (11) dont le rapport de réduction est compris entre 2 et 5 et de préférence au moins approxi mativernent voisin de 3, et deux poulies (24,25) reliées par une courroie (26), le rapport de réduction entre les deux poulies étant compris entre 2 et 6, et au moins approximativement voisin de 4. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse comporte deux poulies (24,25) reliées par une courroie (26), la plus petite des poulies étant montée sur l'axe de la turbine (10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, carac tèrisé en ce que l'une des poulies (25) est montée sur l'arbre (13) d'entraînement de l'organe auxiliaire (14). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé e n ce que l'organe auxiliaire (14) comprend une génératrice de courant électrique. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, carac térisé en ce que l'organe auxiliaire comprend un ventilateur de refroidissement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1à 8, carac térisé en ce que l'organe auxiliaire comprend une pompe de circulation d'eau de refroidissement.