Brevet FR2586271A1 — publié le 19870220

La présente invention concerne un dispositif pour augmenter la vitesse de rotation d'un turbo-compres- seur à gaz d'échappement pour un moteur à combustion in- terne, dans le conduit d'admission duquel est disposé le carter de compresseur du turbo-compresseur à gaz d'échap- pement, qui comporte un canal de gaz comportant une ou- verture d'entrée d'écoulement en amont de laquelle un conduit de dérivation part du conduit d'admission pour déboucher, en aval du compresseur, dans ledit conduit d'admi5sion et qui comporte, dans son tronçon compris entre le compresseur et le départ du conduit de dérivation, un dispositif déflecteur réduisant la section de passage. Pour augmenter la vitesse de rotation d'une tur- bine de suralimentation lors d'une accélération à partir du domaine de chargespartielles,il est connu, d'après le brevet US-3 049 865, de faire partir du conduit d'admis- sion, en amont du dispositif d'arrêt, un conduit de déri- vation qui débouche, en aval du turbo-compresseur, dans le conduit d'adrmission, auquel cas il est prévu dans ce conduit de dérivation un dispositif pour-réduire la sec- tion de passage. Un inconvénient rencontré cependant à cet égard consiste en ce que, dans le domaine de charges partielles, il ne passe pas d'air frais dans le compresseur, de sorte que la température de l'air se trouvant dans le compresseur et constamment mis en circulation est augmentée et qu'on ne peut ainsi pas exclure une surchauffe des pa- liers du compresseur. D'après la demande de brevet allemand DE-OS No. 42 970, on connaît un moteur à combustion interne suralimenté qui, dans le cas d'une alimentation insuf- fisante en air par le turbo-compresseur à gaz d'échappe- ment, reçoit de l'air auxiliaire au moyen d'un injecteur agencé comme une tuyère de Laval et alimenté en air com- primé par un réservoir d'air comprimé. L'air auxiliaire fourni avec l'injecteur est introduit dans le conduit d'air de suralimentation en aval du turbo-compresseur. Un incon- vénient rencontré cependant à cet égard consiste en ce que, perndant l'introduction de 1' air auxiliaire, la consomma- tion de puissance du compresseur du turbo-compresseur à gaz d'échappement n'est pas réduite. En outre, d'après la demande de brevet allemand DE-OS 14 51 898, il est connu un moteur à combustion interne suralimenté comportant un conduit contournant le compres- seur. En aval du compresseur, le conduit d'air d'admission ainsi que le conduit de dérivation sont alternativement fermés par une soupape d'arrêt. L'actionnement du dispo- sitif d'arrêt est effectué en fonction de la vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement ou bien de la pression de refoulement. Un inconvénient rencontré à cet égard consiste en ce que, lorsque le conduit d'as- piration est fermé, la consommation de puissance du com- presseur n'est pas réduite. D'après le brevet DE-12 91 943, on connaît un turbo-compresseur à gaz d'échappement pour moteur à combus- tion interne, comportant un canal en forme d'anneau qui est placé dans la zone de l'ouverture d'aspiration d'air du compresseur et comportant des aubes directrices ré- glables. Un inconvénient rencontré à cet égard consiste cependant en ce que, du fait de la canalisation addition- nelle de l'air de combustion, notamment dans le domaine de plein régime du moteur à combustion interne, la perte de charge créée par le canal, dans lequel sont disposées les aubes directrices, est augmentée, et qu'en conséquence le rendement du turbo-compresseur est diminué. En outre, la structure et la commande des aubes directrices réglables sont compliquées et conteuses. L'invention a pour but de réduire la consommation de puissance du compresseur dans le domaine de ralenti et le domaine inférieur de charge partielle du moteur à con- bustion interne. Conformément à l'invention, ce problème est ré- solu en ce qu'il est prévu dans le conduit de dérivation un jecteur agencé comme une tuyère de Laval et dont le tronçon rétréci en forme de col comporte un orifice d'ad- mission en forme de buse annulaire,qui est entouré par un canal annulaire dans lequel débouche un conduit abou- tissant au canal de gaz. Selon d'autres particularités de l'invention: - il est prévu, dans la zone du conduit d'admis- sion comprise entre le compresseur et l'embouchure du conduit de dérivation,ainsi que dans le conduit de dé- rivation en aval de l'éjecteur,respectivement un clapet anti-retour nonchargé; - le conduit de liaison débouche dans la zone d'entrée de l'ouverture d'entrée d'écoulement du canal de gaz; - lorsque la vitesse de rotation du turbo-com- presseur tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, le courant d'air d'admission est déchargé dans le con- duit de dérivation au moyen du dispositif déflecteur. Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage que, dans les phases de fonctionnement dans lesquelles le moteur comportant un turbocompresseur à gaz d'échappement fonctionne dans le mode d'admission normal, la consommation de puissance du compresseur peut être réduite par une mise en dépression partielle du canal de gaz, de sorte qu'il se produit, pour une même puissance de turbine, une augmentation de la vitesse de rotation au ralenti du turbo-compresseur à gaz d'échappe- ment. Dans le mode d'admission normal, au début du mode d'admission avec suralimentation, on dispose ainsi d'une plus grande pression de suralimentation. Le domaine d'instabilité est franchi en un temps plus court. Du fait que le dispositif n'est traversé par un écoulement qu'en cas de besoin, la perte de charge et le rendement du turbo-compresseur dans le domaine supérieur de charges partielles et le domaine de plein régime ne sont pas modi- fies de façon perturbatrice. Pour le fonctionnement de ce dispositif simple et exempt d'entretien, il n'est également pas nécessaire de prévoir une commande compliquée car seul le courant d'air d'aspiration doit être dévié dans le con- duit de dérivation au moyen du dispositif déflecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence, dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: la Figure 1 représente schématiquement un agen- cement d'un dispositif selon l'invention pour augmenter la vitesse de rotation du turbo-compresseur à gaz d'échappe- ment dans un moteur à combustion interne, et la Figure 2 représente un éjecteur placé dans le conduit de dérivation conformément à la Figure 1. Sur la Figure 1 est désigné par 1 un moteur à combustion interne et à suralimentation comportant un turbo-compresseur à gaz d'échappement 2. En amont du compresseur 4 placé dans le conduit d'admission 3 du mo- teur à combustion interne 1 est disposé un dispositif - déflecteur 5, en amont duquel part un conduit de dérivation 6 comportant un éjecteur 7. Le conduit de dérivation 6 dé- bouche,en aval du compresseur 4 et d'un clapet anti-retour non-chargé 8,dans le conduit d'admission 3. Dans le con- duit de dérivation 6 est disposé un clapet anti-retour non-chargé 9 en aval de l'éjecteur 7et, àpartir dece dernier, un conduit de forme tubulaire 10 aboutit à une ouverture d'entrée d'un canal de gaz, non représenté, du compresseur 4. La vitesse de rotation du turbo-compresseur 2 est captée à l'aide d'un capteur de mesure 11, qui est relié par un conducteur 12 de transmission de signaux à une unité de commande 13 agencée sous forme d'un régulateur àdeuxpositions. L'unité de commande 13 et un système électromagnétique 14 d'entralnement du dispositif déflecteur 5 sont reliés à un conducteur 15. Sur la Figure 2, l'éjecteur 7 agencé sous forme d'une tuyère de Laval est représenté dans le conduit de dérivation 6, qui est entouré dans une zone 16 formant col par un canal annulaire 17 dans lequel débouche le conduit de forme tubulaire 10. Dans la zone de col 16 de l'éjecteur 7 est disposée une ouverture d'aspiration 18 en forme de buse annulaire. La section la plus étroite de l'éjecteur 7 est agencée de telle sorte que, dans les conditions de réglage établies dans le domaine de ralenti et dans le domaine inférieur de charge partielle du moteur, l'air passe dans la zone de col 16 à la vitesse du son et la pression critique soit réglée approximativement à 550 mbars. Dans la partie de diffuseur 19 venant à la suite, l'écoulement est ralenti. Lorsque la vitesse de rotation du turbo-compres- seur 2 diminue, dans le domaine de ralenti ou le domaine inférieur de charge partielle du moteur 1, en dessous d'une valeur prédéterminée, l'unité de commande 13 enclenche le système électromagnétique d'entraînement 14 qui déplace le dispositif détecteur 5 de telle sorte que l'air soit dévié vers le conduit de dérivation 6. Lors du fonction- nement de l'éjecteur 7, la pression d'air diminue dans la zone de la section minimale 16, dans laquelle est placée l'ouverture d'aspiration 18, jusqu'à environ 550 mbars. Du fait de la baisse de pression se produisant entre l'ou- verture d'aspiration 18 et le canal de gaz, non représenté, du compresseur 4, celui-ci est partiellement mis en dépres- sion en moins d'une demi-seconde; la vitesse de rotation du turbo-compresseur est alors augmentée d'environ 30 %. Lorsque le turbo-compresseur dépasse une vitesse de rotation prédéterminée, le dispositif déflecteur est ramené dans sa position initiale par l'intermédiaire du système d'entraînement 14. L'air est alors fourni au com- presseur 4 par l'intermédiaire du conduit d'admission 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour augmenter la vitesse de rotation d'un turbocompresseur à gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans le conduit d'admission duquel est disposé le carter de compresseur du turbo-compresseur à gaz d'échappement, qui comporte un canal de gaz comportant une ouverture d'entrée d'écoulement en amont de laquelle un conduit de dérivation part du conduit d'admission pour déboucher, en aval du compresseur, dans ledit conduit d'admission et qui comporte, dans son tronçon compris entre le compresseur et le départ du conduit de dérivation, un dispositif déflecteur réduisant la section de passage, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit de dériva- tion (6)un éjecteur (7) agencé comme une tuyère de Laval et dont le tronçon rétréci en forme de col (16) comporte un orifice d'admission (18) en forme de buse annulaire, qui est entouré par un canal annulaire (17) dans lequel débouche un conduit (10) aboutissant au canal de gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans la zone du conduit d'admission comprise entre le compresseur (4) et l'embouchure du conduit de dérivation (6) ainsi que dans le conduit de dérivation (6) en aval de l'éjecteur (7),respectivement un clapet anti-retour non-chargé (8, 9). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de liaison (10) débouche dans la zone d'entrée de l'ouverture d'entrée d'écoulement du canal de gaz. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque la vitesse de rotation du turbo-compresseur tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, le courant d'air d'admission est déchargé dans le conduit de dérivation (6) au moyen du dispositif déflecteur (5).