Brevet FR2634519A1 — publié le 19900126

La présente invention se rapporte à un moteur à combus- tion interne à pistons suralimenté, dans lequel l'arrivée du carburant dans certains cylindres peut être coupée et qui est éouiDé d'au moins un turbocompresseur actionné par les gaz d'échappement et pouvant #tre mis en service et coupé, ainsi que d'un turbocompresseur à gaz d'échappement restant constam- ment en service pendant que le moteur fonctionne. Le but d'un agencement de ce genre est de garantir qu'en régime permanent le moteur est surali:enté de manière optimale et la consommation de carburant est minimale. A cet effet, en marche au ralenti et sous charge partielle, seule quelques cylindres (actifs) fournissent de l'énergie. On connait par le brevet DE-C1-3 704 967 un moteur du genre précité, dans lequel les cylindres, coupés de la source de carburant, continuent à fonctionner sans délivrer d'énergie. Les cycles d'admission et d'échappement de ces cylindres ne sont pas différents de ceux des cylindres actifs, de sorte que même lorsqu'ils scnt isolés, ils sont encore alimentés, mais unioue4ent avec de l'air. Comme JE n'y a pas d'apport de cha- leur par combustion, ces cycles d'admission et d'échappement des cylindres isolés se déroulent à un niveau de température bien inférieur à celui des cylindres actifs. La température moyenne de ces cylindres isolés est donc bien inférieure à celle des cylindres actifs. Lorsque la charge appliquée augmente et oblige a met- tre ern service &es cylindres qui n'étaient pas alimentés en carburant, il se produit, en fonction de la température am- biante et de celle du z.oteur, une émission indésirable et inad- missible de gaz d'échappement. L'invention a pour but d'empêcher une émission inad- missible de gaz d'échappement quand la charge appliquée au moteur atteint une valeur à laquelle des cvylindres non alimen- tés en carburant sont remis en service. Dans un moteur à combustion interne suralimenté et conforme à l'invention, dans lequel l'arrivée du carburant dans certains cylindres peut être coupée et avec lequel coopS- rent' plusieurs turbocompresseurs montés en parallèle, dont l'un au moins peut être mis en service et arrêté, chacun des turbocompresseurs pouvant être arrêtés comporte, en amont de l'orifice d'admission des gaz dans sa turbine, un dispositif obturateur réglable, et en amont de l'orifice d'admission d'air de son compresseur, un dispositif obturateur automatique, et l'un des autres turbocompresseurs comporte un dispositif d'ar- rêt des gaz d'échappement, qui est formé d'un papillon que le courant des gaz d'échappement peut amener automatiquement en position d'ouverture contre l'action d'un ressort, et le méca- nisme de distribution du moteur fait se chevaucher les périodes d'admission et d'échappement des cylindres. Dans une forme de réalisation de l'invention, lorsque le papillon d'arrêt des gaz, qui tourne sur un axe, coopère avec un turbocompresseur constamment en service, ce papillon peut comporter une ouverture non obturable, calibrée en fonc- tion du débit des gaz d'échappement pendant la marche au ralen- ti. Cet axe peut avoir une position excentrée par rapport au centre de gravité du papillon. En marche au ralenti et sous charge partielle faible, lorsque cer- tains cylindres et les turbocompresseurs correspondants sont mis hors service, les gaz d'échappement sont refoulés dans la tubulure d'échappement commune à tous les cylindres, car la pa- pillon d'arrêt se ferme automatiquement sous l'action du ressort en raison du faible débit de ces gaz. En coopération avec le chevauchement des durées d'admission et d'échappement des cy- lindres, ce refoulement provoque un reflux des gaz dans tous les cylindres, même ceux qui ne sont pas alimentés en carbu- rant. Cela augmente notablement avant tout la température mo- yenne de ces derniers cylindres non alimentés. Cette augmenta- tion de la température améliore de la manière voulue le dérou- lement de l'émission des gaz d'échappement du moteur, quand celui-ci est soumis à une surcharge. Les avantages apportés par l'invention consistent notamment entce que les températures des organes du moteur sont uniformes dans toute la plage de fonctionnement du moteur; qu'il n'y a pas besoin d'équipement spécial pour commander et régler le papillon-obturateur auto- matique; et qu'il est possible d'équiper ultérieurement et é- conomiquement de cet agencement un moteur existant. Un exemple de réalisation de l'invention va être décrit ci-dessous de manière plus détaillée à titre illustratif et nullement limitatif, en regard du dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente schématiquement un moteur à com- bustion interne comportant deux turbocompresseurs pouvant être mis hors service et un autre turbocompresseur constamment en service, ainsi que des cylindres dont l'aLimentation en car- burant peut être coupée; et la figure 2 représente le détail I de la figure 1, mon- trant le papillon automatique de la tubulure d'admission des gaz d'échappement. Un moteur 10 à combustion interne et à pistons comporte deux groupes de cylindres 11 et 12, qu'une tubulure com=une 13 alimente en air comprimé de suralimentation. Un collecteur d'é- chappement 14 coopère avec ces cylindres 11 et 12. L'air de su- ralirentation est fourni au mote-r 10 par trois turbocompresseurs 16, 17, 1ú à gaz d'échappement,;ontés en parallèle, qui com- prennent chacurn une turbine 19, 20, 21 alimentée par les gaz d'échanpement et un compresseur 22, 23, 24 d'air de suralizen- tation. Les turbocompresseurs 16 et 17 peuvent être mis en servi- ce et hors service par l'intermédiaire de dispositifs 27, 2E réglables d'obturation de gaz, qui sont montés dans les tubulu- res 25, 26 respectives d'admission de gaz et de dispositifs 29, 30 automatiques obturateurs d'air, Cui commandent les tu- _ures 31,,2 d'admission d'air de s.ralimenzation. Lorsuue le moteur 10 fonctionne à plein régime et que tous les cylin- dres 11 et 12 fournissent de l'énergie, les trois turbocompres- seurs 16, 17, 18 sont en service. En marche au ralenti et sous faible charge partielle, seul le turbocompresseur 18, qui ne peut pas être coupé, fonctionne en fournissant au moteur 10 de l'air de suralimentation. Les cylindres 12 sont alors isolés de la sour- ce d'alimenrtation en carburant et ils fonctionnent sans délivrer d'énergie. Le mécanisme de distribution, qui commande tous les cylindres- 11 et 12 du moteur 10, fait se chevaucher les pério- des d'admission et d1échappement de ces cylindres. Un dispositif 34 obturateur de gaz d'échappement est monté dans la tubulure 33 d'alimentation en gaz d'échappement de la turbine 21 du turbocompresseur 18 qui ne peut être mis hors service. Ce dispositif 34 est composé d'un papillon 35, solidaire en rotation d'un axe 39, et d'un levier 37, qui est aussi solidaire en rotation de cet axe 39 et auquel est fixé un ressort 38 maintenant ce papillon 35 en position de fermeture. L'axe 39 est excentré par rapport au centre de gravité de la surface du papillon 35. Par conséquent, un courant de gaz d'échappement venant frapper ce papillon 35 fermé crée un couple de rota-., tion oui agit dans le sens de l'ouverture. Le Papillon 35 s'ou- vre automaticuement lorsque la valeur de ce couple est supérieu- re à celle de la force de fermeture exercée par le ressort 38. Une ouverture 36 non obturable est formée dans le papillon 35. La force du ressort 38 et les dimensions de cette ouverture 36 sont déterminées de façon que le papillon reste fermé contre aci d es gaz d'écnaprement produits par le moteur 10 pen- dant au'il fonctionne au ralenti ou sous faible charge partielle. Ces gaz refluent donc dans le collecteur 14 d'échappement, en amont du disposit_if obturateur 34. En coopération avec le chevauchement des péorodes d'admission et d'échappement des cylindres, ce re- flux fait revenir les gaz dans des cylindres 11 et 12, ce qui augmente sensiblement la température moyenne des cylindres 12 non alimentés en carburant, si bien qu'au moment d'une nouvelle surcharge provoquant la mise en service de tous les cylindres 11 et 12, le moteur 10 fonctionne sans dégager une quantité inad- missible de gaz d'échappement. Il va de soi qu'il est possible sans s'écarter du domai- ne de l'invention,d'apporter diverses modifications au moteur à turbocompresseur à grande puissance pour véhicules, représen- té et décrit. REVENE ICATIONS 1. Noteur à -combustion interne à pistons, sralimernté, dans lequel l'arrivée du carburant dans certains cylindres (12) peut être coupée et avec lequel coopèrent plusieurs turbocom- presseurs (16, 17, 18) montés en parallèle, dont l'un au moins (16, 17) peut être mis en service et hors service, moteur (10) caractérisé en ce que chacun des turbocompresseurs (16, 17), cui peuvent être mis hors service, comporte en amont de l'orifJ- ce d'admis-ior de gaz dans sa turbine (1w, 20) un dispositif obt- turateur réglable (27, 2E) et en amont de l'orifice d'admission d'air de son corpresseur (22, 23) un dispositif obturateur auto- =aticue (29, 30), l'un (18) des turbocompresseurs comportant urn dispositif (34) d'arr9t des gaz d'échappement, qui est composé d'un papillon (235) cue le courazt des gaz d'échappement peut a- mener automatiouement en positior d'ouverture contre l'action d'um ressort (38), et le mécanisme de distribution du moteur '10 fai- sant se chevaucher les périodes d'admission et d'échappement des 2. -oteur sualLme se{ oren la revendication 1, carac- térisê en ce que le pa. illon (35) d'arrêt des gaz, qui peut tour- ner sur un axe (39) et ui coopère avec un turbocomp esseur (,l) restant consta-.ent en service cc=porte une ouverture (36) non obturable, calibrée en fonction du débit des gaz d'échappemert :end-t la marche au ralenti. 3. Moteur suralimenté selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce cue l'axe (39) est disrosé excentricuemenr par rapport au centre de rravité du papillon (35).