Brevet FR2644511A1 — publié le 19900921

L'invention concerne un dispositif d'entraîne- ment compound à turbine active, constitué par au moins un turbocompresseur à gaz d'échappement, une turbine active branchée en aval et un mécanisme réducteur, pour un mo- teur à combustion interne comportant plusieurs cylindres disposés suivant au moins une rangée, ce dispositif d'en- traînement compound étant disposé latéralement par rap- port aux cylindres, au niveau de l'extrémité, côté mené, du moteur à combustion interne, la puissance appliquée à la turbine active étant retransmise par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur à un composant ou une unité du moteur à combustion interne. Un dispositif d'entraînement compound à turbine active du type indiqué plus haut est connu d'après le brevet allemand N"962 764. La turbine active et la tur- bine à gaz d'échappement sont agencées sous la forme d'une turbine axiale, disposée latéralement à côté des cylindres dans la direction longitudinale du moteur. Cet agencement requiert un volume d'encombre- ment important à côté du moteur à combustion interne. En outre, la forme de réalisation étendue limite les possi- bilités de montage de dispositifs auxiliaires, ou bien il peut être nécessaire de décaler ces derniers. L'invention a pour but de développer un dispo- sitif connu d'entrainement compound à turbine de manière que, tout en évitant les inconvénients mentionnés précé- demment, on puisse le disposer d'une manière peu encom- brante dans des moteurs à combustion interne comportant deux rangées de cyl:ndres en V. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion grâce au fait que, dans le cas d'un moteur à combus- tion interne comportant deux rangées de cylindres dispo- sées en V et respectivement un turbocompresseur à gaz d'échappement prévu pour chaque rangée de cylindres, la turbine active est pourvue d'un carter à double flux, est disposée entre les deux turbocompresseurs à gaz d;échap- pement, et est raccordée par ses deux canaux d'entrée, intégrés dans son carter, respectivement séparément aux deux turbocompresseurs à gaz d'échappement. Les dispositions conformes à l'invention per- mettent d'obtenir que la turbine active peut être dispo- sée entre les deux turbocompresseurs à gaz d'échappement. En liaison avec les deux turbocompresseurs à gaz d'échap- pement, on obtient un dispositif d'entraînement compound à turbine, qui est disposé entre les deux rangées de cy- lindres du moteur à combustion interne et par conséquent d'une manière largement symétrique par rapport à l'axe longitudinal du moteur. En outre, on obtient de ce fait un dispositif peu encombrant, étant donné que la turbine active insérée entre les turbocompresseurs à gaz d'échap- pement ne requiert aucun espace de montage supplé- mentaire. Enfin, il est en outre avantageux qu'en raison de la disposition symétrique du dispositif d'entraînement compound à turbine, les conduits des gaz d'échappement, qui réalisent l'évacuation depuis les rangées de cy- lindres en direction des turbocompresseurs à gaz d'échap- pement, puissent être réalisées approximativement avec la même longueur, ce qui conduit au maintien d'une charge uniforme des turbines à gaz d'échappement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les canaux d'entrée sortent du carter de la turbine ac- tive, dans des directions opposées et les turbocompres- seurs à gaz d'échappement sont raccordés directement aux canaux d'entrée par leurs brides de sortie situées du côté du carter de la turbine active. Cette disposition permet d'obtenir, outre une forme de réalisation particu- lièrement compacte du dispositif d'entraînement compound à turbine, une évacuation des gaz d'échappement à partir des deux turbines à gaz d'échappement des turcocompres- seurs à gaz d'échappement sur un trajet extrêrerent court 3 2644511 et par conséquent sans perte d'énergie supplémentaire dans la turbine active. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les turbocompresseurs à gaz d'échappement forment, avec la turbine active, une unité de construction, qui est supportée par une partie du carter-moteur, et l'unité de construction, formée par les turbocompresseurs à gaz d'échappement et la turbine active, est raccordée par brides au carter du mécanisme réducteur et le carter de ce mécanisme sert de composant porteur de l'unité de construction, ce qui permet de réunir les composants du dispositif d'entraînement compound à turbine conforme à l'invention, indépendamment du moteur à combustion in- terne, pour former une unité de construction, qu'il suf- fit ultérieurement de raccorder ultérieurement par bride, lors du montage final du moteur à combustion interne, à l'emplacement prévu du carter du moteur. Ceci permet glo- balement un montage rationnel du dispositif d'entraîne- ment compound à turbine. Afin d'obtenir une transmission de la puissance utile, appliquée à la turbine active, avec le meilleur rendement possible au vilebrequin, il est avantageux que le carter du mécanisme réducteur soit supporté directe- ment par le carter-moteur ou par un carter de commande monté sur le carter-moteur. Cependant, avantageusement, le système d'entraînement à pignons, qu'il est nécessaire de prévoir dans le moteur à combustion interne pour le fonctionnement de manière à entraîner l'arbre à cames ou d'autres dispositifs d'entraînement auxiliaires pour la transmission de la puissance utile, peut être intégré si- multanément, ce qui permet de fabriquer le mécanisme ré- ducteur avec un nombre réduit de dispositifs d'entraînement à pignons. Il est particulièrement appro- prié que le mécanisme réducteur engrène avec le pignon d'entraînement de l'arbre à cames. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure l représente une vue en plan d'un moteur à combustion interne comportant des cylindres dis- posés en V et un dispositif d'entraînement compound à turbine conforme à l'invention; et - la figure 2 représente le moteur à combustion interne de la figure 1 selon une vue à partir du côté mené. Sur les figures, la référence 1 désigne un mo- teur à combustion interne, qui comporte deux rangées de cylindres 2,3, disposées en V l'une par rapport à l'autre. Sur le côté mené du moteur à combustion interne 1 sont disposés, à une distance axiale par rapport aux rangées de cylindres 2 et 3, deux turbocompresseurs à gaz d'échappement 4 et 5, dont les turbines à gaz d'échappe- ment 6 et 7 sont raccordées par l'intermédiaire de conduits séparés 8 et 9 d'évacuation des gaz d'échappe- ment, aux différentes rangées de cylindres 2,3. Les tur- bines à gaz d'échappement 6,7 entraînent des compresseurs respectifs 10, 11, l'air de combustion précomprimé par ces compresseurs étant envoyé par l'intermédiaire d'une cana- lisation d'air de suralimentation 12 aux rangées de cy- lindres 2 et 3. Les arbres 13,14, représentés par des lignes en trait mixte, des rotors des turbocompresseurs à gaz d'échappement 4 et 5 sont alignés coaxialement l'un sur l'autre et transversalement par rapport à un axe lon- gitudinal 15 du moteur. En outre, les deux turbocompres- seurs à gaz d'échappement 4 et 5 sont disposés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les turbines à gaz d'échappement 6 et 7 sont situées entre les deux compres- seurs 10 et 11. Les gaz d'échappement sortant des deux turbines à gaz d'échappement 6 et 7 sont envoyés à une turbine active 15 branchée en aval. Conformément à l'invention, la turbine active est disposée entre les deux turbines à gaz d'échappement 6 et 7 et comportent, pour la réception des deux courants de gaz d'échappement provenant des turbines à gaz d'échappement 6 et 7, un carter de turbine à deux flux 16. Afin que les gaz d'échappement parviennent selon un trajet aussi court que possible, des turbines à gaz d'échappement 6 et 7 dans la turbine active 15, le carter 16 de la turbine possède deux canaux d'entrée 17 et 18, qui s'écartent dans des directions opposées et sont reliés directement avec les deux brides de sortie 19,20 des turbines à gaz d'échappe- ment 6 et 7 pour former une unité de construction. La turbine active 15 est réalisée sous la forme d'une turbine radiale, dont l'arbre 21 du rotor, indiqué par une ligne en trait mixte, est situé dans le plan mé- dian longitudinal passant par l'axe longitudinal 15 et transmet la puissance utile délivrée, par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur 22, à une partie du mécanisme moteur du moteur à combustion interne 1, par exemple le vilebrequin. Afin d'obtenir une transmission de la puis- sance utile avec un nombre aussi réduit que possible de pignons engrenant réciproquement et par conséquent avec le meilleur rendement possible, le mécanisme réducteur engrène, avec le pignon d'entraînement 24, qui entraîne l'arbre à cames 23 à partir du vilebrequin non repré- senté. Le pignon d'entraînement 24 fait partie d'un méca- nisme à pignons, au moyen duquel l'arbre à cames 23 et d'autres mécanismes auxiliaires, comme par exemple la pompe d'injection, sont entraînés à partir du vilebre- quin. Le mécanisme à pignons est supporté pour sa part dans un carter de commande 25 raccordé par bride à l'extrémité, côté mené, du carter-moteur. Les pignons du mécanisme réducteur 22 sont supportés dans un carter 26 de ce mécanisme, qui est monté sur le carter de commande pour la transmission de la puissance utile de la tur- bine active 15 à l'arbre à cames 23 et est vissé sur ce carter. Le carter 26 de ce mécanisme, qui s'étend par conséquent entre les deux rangées de cylindres 2 et 3, possède, sur le côté situé à l'opposé des cylindres, une bride de raccordement 27, à laquelle est raccordé par bride, dans une position librement suspendue, l'unité de construction formée par la turbine active 15 et les deux turbocompresseurs à gaz d'échappement 4 et 5. Dans le cadre de l'invention, la turbine utile peut être équipée d'une géométrie variable réglable (distributeur). Ceci présente l'avantage consistant en ce que lors du fonctionnement de freinage du moteur, le dis- tributeur peut être utilisé pour étrangler les gaz d'échappement, de sorte que l'on peut se passer d'un cla- pet particulier de freinage dans le système de conduite des gaz d'échappement. Le dispositif conforme à l'invention n'est pas limité à l'utilisation de deux turbocompresseurs à gaz d'échappement. On obtient également tous les avantages de l'invention lorsque la turbine utile est chargée par un seul turbocompresseur à gaz d'échappement. 7 2 6 42644511 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement compound à turbine active, constitué par au moins un turbocompresseur à gaz d'échappement, une turbine active branchée en aval et un mécanisme réducteur, pour un moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres disposés suivant au moins une rangée, ce dispositif d'entraînement compound étant disposé latéralement par rapport aux cylindres, au niveau de l'extrémité, côté mené, du moteur à combustion in- terne, la puissance appliquée à la turbine active étant retransmise par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur à un composant ou une unité du moteur à combustion in- terne, caractérisé en ce que, dans le cas d'un moteur à combustion interne (1) comportant deux rangées de cy- lindres (2,3) disposées en V et respectivement un turbo- compresseur à gaz d'échappement (4,5) prévu pour chaque rangée de cylindres (2,3), la turbine active (15) est pourvue d'un carter à double flux (16), est disposée en- tre les deux turbocompresseurs à gaz d'échappement (4,5), et est raccordée par ses deux canaux d'entrée (16,18), intégrés dans son carter (16), respectivement séparément aux deux turbocompresseurs à gaz d'échappement (4,5). 2. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux d'entrée (17,18) sortent du carter (16) de la turbine active, dans des directions opposées et que les turbocompresseurs à gaz d'échappement (4,5) sont raccor- dés directement aux canaux d'entrée (17,18) par leurs brides de sortie (19,20) situées du côté du carter de la turbine active. 3. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les turbocompresseurs à gaz d'échappement (4,5) for- ment, avec la turbine active (15), une unité de comstruc- tion, qui est supportée par une partie du carier-moteur. 4. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité de construction, formée par les turbocompresseurs à gaz d'échappement (4,5) et la turbine active (15), est raccordée par brides au carter (26) du mécanisme réducteur (22) et que le carter (26) de ce mécanisme sert de composant porteur de l'unité de construction. 5. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carter (26) du mécanisme est supporté direc- tement par le carter-moteur ou par un carter de commande (25) monté sur l'extrémité, côté mené, du carter-moteur et sert à loger un mécanisme à pignons servant à entraî- ner l'arbre à cames (23). 6. Dispositif d'rentraînement compound à turbine active selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mécanisme réducteur (22) engrène avec le pignon d'entraînement (24) de l'arbre à cames (23). 7. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la turbine active (15) possède une géométrie variable réglable. 8. Dispositif d'entraînement compound à turbine active selon l'une des revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que la géométrie réglable agit, lors du fonctionne- ment de freinage du moteur, en tant que volet de frei- nage.