Brevet FR2849895A1 — publié le 20040716

La présente invention concerne un dispositif de réglage du taux de compression d'un moteur thermique suralimenté, c'est-à-dire équipé d'un compresseur. On sait que le réglage du taux de compression d'un moteur thermique permet d'optimiser ses performances et son rendement. On connaît deux types de dispositifs pour régler le taux de compression. Dans le premier type, le réglage est réalisé au moyen d'un piston déplacé sous l'effet d'une pression hydraulique obtenue par un organe entraîné par le moteur thermique. Dans le second type, le réglage est obtenu par un moteur électrique entraînant 10 une vis sans fin engrenée avec une roue dentée solidaire de l'arbre transmettant l'information de variation du taux de compression. Dans ces deux modes de réalisation, de l'énergie est prélevée soit sur le moteur thermique, soit sur la batterie d'accumulateur du véhicule. Le but de la présente invention est de créer un dispositif de réglage du taux de 15 compression d'un moteur thermique suralimenté, ne nécessitant aucun prélèvement d'énergie sur ce moteur ou sur la batterie du véhicule. Avant de décrire la solution du but de l'invention, on rappellera les caractéristiques générales connues d'un moteur thermique suralimenté, telles que représentées sur la figure 1. La figure 1 montre schématiquement un moteur thermique 1 qui est alimenté par de l'air comprimé obtenu par la turbine 2 d'un turbocompresseur 3. La sortie du turbocompresseur 3 est reliée à un conduit 4 qui traverse un échangeur de refroidissement air - air 5 qui est relié à l'admission du moteur 1 par un conduit 6. L'air comprimé envoyé dans le conduit 4, chauffé par la compression est porté à une température comprise entre 1200 C et 150 C selon la pression de refoulement. Les gaz de combustion du moteur 1 sont évacués par le conduit 7 jusqu'à la turbine 8 qui entraîne en rotation la turbine 2 de compression du turbocompresseur 3. Une partie de l'air comprimé envoyée dans le conduit 4 peut être prélevée par la 30 tubulure 9 afin d'actionner un dispositif susceptible de fonctionner avec une puissance modérée de quelques centaines de Watts. Le dispositif de réglage du taux de compression d'un moteur thermique suralimenté, visé par l'invention, comprend un levier monté en rotation suivant un certain secteur angulaire, entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre sens par 35 un organe moteur. Ce levier est associé à un capteur de position. Suivant l'invention, ce dispositif de réglage est caractérisé en ce que ledit organe moteur comprend deux roues de turbine reliées l'une à l'autre, dont les aubes sont inversées, ces roues de turbine étant chacune apte à être entraînée en rotation soit dans un sens soit en sens inverse par l'air comprimé prélevé sur le conduit 5 principal d'air comprimé reliant le compresseur à l'admission du moteur thermique, des moyens de commande étant prévus pour diriger l'air comprimé prélevé soit vers l'une des roues de turbine soit vers l'autre roue de turbine pour modifier le taux de compression. Lorsque l'une des roues de turbine est entraînée en rotation par l'air comprimé 10 prélevé sur le conduit relié au compresseur, cette roue de turbine provoque un déplacement du levier de réglage du taux de compression et de ce fait, une modification de ce taux. La rotation de l'autre roue de turbine provoque un déplacement du levier de réglage en sens inverse et de ce fait, une modification inverse du taux de 15 compression. Selon une version préférée de l'invention, les deux roues de turbine sont montées sur un arbre commun et sont situées chacune dans une chambre séparée de l'autre chambre par une cloison, chaque roue de turbine étant entraînée en rotation par de l'air injecté dans la chambre correspondante par un conduit, chaque 20 conduit étant relié à la tubulure qui prélève de l'air comprimé sur le conduit principal. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, lesdits moyens de commande comprennent deux obturateurs, chaque obturateur étant associé à l'un des deux conduits, débouchant dans l'une des deux chambres, des moyens étant prévus pour commander le déplacement de ces deux obturateurs entre une position dans laquelle 25 l'un des obturateurs obture l'un des conduits, tandis que l'autre obturateur libère l'autre conduit. De préférence, les deux roues de turbine sont reliées à un organe de démultiplication qui est lui-même relié au levier du dispositif de réglage du taux de compression. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure I est une vue schématique du circuit d'air comprimé et des gaz de combustion d'un moteur thermique suralimenté, - la figure 2 est une vue schématique en coupe partielle du dispositif selon l'invention de réglage du taux de compression d'un moteur thermique suralimenté, - la figure 3 est une vue schématique en coupe, simplifiée, suivant le plan 111-111 de lafigure 2, - la figure 4 est une vue schématique de l'organe de démultiplication, du levier de réglage du taux de compression et du capteur de position de ce levier. Dans la réalisation des figures annexées, le dispositif de réglage du taux de 10 compression du moteur thermique suralimenté 1 représenté sur la figure 1, comprend un levier 10 (voir figure 4) monté en rotation suivant un certain secteur angulaire a, 8, entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre sens par un organe moteur 11 représenté sur les figures 2 et 3. Le levier 10 est associé à un capteur de position 12 détectant la position z, z' du 15 levier 10 par rapport au secteur a, i. Conformément à l'invention, l'organe moteur 11 comprend deux roues de turbine 13, 14 reliées l'une à l'autre, dont les aubes 13a, 14a, sont inversées. Ces roues de turbine 13, 14 sont chacune apte à être entraînée en rotation suivant un axe x - x' soit dans un sens soit en sens inverse par l'air comprimé prélevé par la tubulure 20 9 sur le conduit principal d'air comprimé 4 reliant le compresseur 3 à l'admission du moteur thermique 1. Par ailleurs, des moyens de commande sont prévus pour diriger l'air comprimé prélevé soit vers l'une 13 des roues de turbine soit vers l'autre roue de turbine 14 pour entraîner le levier 10 en rotation afin de modifier le taux de compression. La figure 2 montre que les deux roues de turbine 13, 14 sont montées sur un arbre commun 15 et sont situées chacune dans une chambre 16, 17 séparée de l'autre chambre par une cloison 18. Chaque roue de turbine 13, 14 est entraînée en rotation par de l'air injecté dans la chambre correspondante 16 ou 17 par un conduit 19, 20. Chaque conduit 19, 20 est relié à la tubulure 9 qui prélève de l'air comprimé sur le conduit principal 4. Dans l'exemple représenté, (voir figure 2) les moyens de commande précités, comprennent deux obturateurs 21, 22, chaque obturateur étant associé à l'un des deux conduits 19, 20 débouchant dans l'une des deux chambres 16, 17. De plus, des 35 moyens sont prévus pour commander le déplacement de ces deux obturateurs 21, 22 par rotation autour d'un axe 23 entre une position dans laquelle l'un 22 des obturateurs obture l'un 20 des conduits, tandis que l'autre obturateur 21 libère l'autre conduit 19 et inversement. Les deux obturateurs 21, 22 peuvent être maintenus tous les deux fermés lorsque le taux de compression doit rester constant. Comme montré par les figures 2 et 3, chaque conduit 19, 20 débouche dans la chambre 16, 17 correspondante par une volute 24, 25, les deux volutes étant opposées l'une à l'autre. Par ailleurs, chaque chambre 16, 17 comporte une sortie d'air détendu débouchant dans un conduit de sortie 26, 27. Ces deux conduits de sortie 26, 27 se 10 rejoignent dans une tubulure commune 28 reliée au filtre à air du moteur thermique 1. Comme indiqué d'autre part par la figure 2, l'arbre 15 des deux roues de turbine 13, 14 est relié à un organe de démultiplication 29 qui est lui-même relié au levier 10 du dispositif de réglage du taux de compression. Dans l'exemple de la figure 2, l'organe de démultiplication 29 comprend une vis 15 sans fin 30 reliée à l'axe des deux roues de turbine, engrenée avec une roue dentée 31. Dans le cas de la figure 4, la roue dentée 31 est reliée par un arbre 32 à une autre vis sans fin 30a engrenée avec une roue dentée 31 pouvant elle-même être reliée à un ou plusieurs autres étages de vis sans fin et de roue dentée, suivant le 20 rapport de démultiplication que l'on souhaite obtenir. La figure 2 montre d'autre part que les moyens pour commander le déplacement des deux obturateurs 21, 22 comprennent deux actionneurs 33, 34, chaque actionneur étant associé à l'un des deux obturateurs 21, 22. Les deux actionneurs 33, 34 sont commandés par un système de gestion 35 qui 25 en coopération avec le capteur de position 13' du levier 10 du dispositif de réglage du taux de compression, tient compte des informations caractéristiques du fonctionnement du moteur thermique 1. Ces caractéristiques sont: le régime de rotation 36 du moteur 1, la pression 37 de refoulement du compresseur 3, la pression 38 des gaz d'échappement détectée dans la chambre de la turbine 8 et la 30 température 39. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de réglage du taux de compression selon l'invention. En fonction des conditions de fonctionnement du moteur thermique 1, le système de gestion 35 envoie à l'un des actionneurs 33, 34 un signal pour 35 commander l'ouverture de l'un des obturateurs, par exemple 21. L'air comprimé de la tubulure 9 entre dans le conduit 19, puis dans la volute 24 et dans la chambre 16. L'air comprimé entraîne alors en rotation la roue de turbine 13. Cette roue de turbine 13 entraîne elle-même en rotation, la vis sans fin 30 et la roue dentée 31, dont la rotation à vitesse lente commande la rotation du levier 10 de 5 réglage du taux de compression vers une position déterminée du secteur angulaire a, j3. Le capteur 13' détecte en permanence la position du levier 10 de réglage du taux de compression. Cette position est envoyée vers le système de gestion 35. Lorsque les conditions sont telles que le taux de compression doit être maintenu 10 constant, la position correspondante du levier de réglage 10 est envoyée vers le système de gestion 35 qui commande alors par l'intermédiaire d'un actionneur la fermeture de l'obturateur 21. Si les conditions sont telles que le taux de compression doit être modifié en sens inverse du précédent, le système de gestion 35 commande l'ouverture de l'autre 15 obturateur 22, ce qui entraîne le passage de l'air dans le conduit 20, la volute 25 et la chambre 17 et la rotation de la roue de turbine 14 en sens inverse du précédent. Cette rotation entraîne le déplacement du levier de réglage 10 vers une position correspondante à un taux de compression modifié. L'avantage principal du dispositif de réglage que l'on vient de décrire est qu'il ne 20 prélève aucune énergie sur le moteur thermique ou sur la batterie d'accumulateur du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage du taux de compression d'un moteur thermique (1) suralimenté, ce dispositif comprenant un levier (10) monté en rotation suivant un certain secteur angulaire, entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre sens par un organe moteur (11), ce levier (10) étant associé à un capteur de position (13'), 5 caractérisé en ce que ledit organe moteur (11) comprend deux roues de turbine (13, 14) reliées l'une à l'autre, dont les aubes sont inversées (13a, 14a), ces roues de turbine (13, 14) étant aptes à être entraînées en rotation soit dans un sens soit en sens inverse par l'air comprimé prélevé sur le conduit principal (4) reliant le compresseur (3) à l'admission du moteur thermique (1), des moyens de commande 10 étant prévus pour diriger l'air comprimé prélevé soit vers l'une des roues de turbine (13, 14) soit vers l'autre roue de turbine pour modifier le taux de compression. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux roues de turbine (13, 14) sont montées sur un arbre commun (15) et sont situées chacune dans une chambre (16, 17) séparée de l'autre chambre par une cloison (18), chaque 15 roue de turbine (13, 14) étant entraînée en rotation par de l'air injecté dans la chambre (16, 17) correspondante par un conduit (19, 20), chaque conduit étant relié à la tubulure (9) qui prélève de l'air comprimé sur le conduit principal (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent deux obturateurs (21, 22), chaque obturateur étant 20 associé à l'un des deux conduits, (19, 20) débouchant dans l'une des deux chambres (16, 17), des moyens (33, 34, 35) étant prévus pour commander le déplacement de ces deux obturateurs (21, 22) entre une position dans laquelle l'un des obturateurs (21, 22) obture l'un des conduits (19, 20), tandis que l'autre obturateur libère l'autre conduit. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque conduit (19, 20) débouche dans la chambre (16, 17) correspondante par une volute (24, 25), les deux volutes étant opposées l'une à l'autre. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque chambre (16, 17) comporte une sortie d'air détendu débouchant dans un 30 conduit de sortie (26, 27), les deux conduits de sortie se rejoignant dans une tubulure commune (28) reliée au filtre à air du moteur thermique (1). g 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux roues de turbine (13, 14) sont reliées à un organe de démultiplication (29) qui est lui-même relié au levier (10) du dispositif de réglage du taux de compression. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit organe de 5 démultiplication (29) relié à l'arbre (15) des deux roues de turbine (13, 14) comprend une vis sans fin (30) engrenée avec une roue dentée (31). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la roue dentée (31) est reliée par un arbre (32) à une autre vis sans fin (30a) reliée à une roue dentée (31a) elle-même reliée éventuellement à un ou plusieurs autres étages de vis 10 sans fin et de roue dentée. 9. Dispositif selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications 4 à 8 lorsqu'elle dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour commander le déplacement des deux obturateurs (21, 22) comprennent deux actionneurs (34, 35), chaque actionneur étant associé à l'un des deux obturateurs 15 (21, 22). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux actionneurs (33, 34) sont commandés par un système de gestion (35) qui en coopération avec le capteur de position (13') du levier (10) du dispositif de réglage du taux de compression, tient compte des informations caractéristiques du 20 fonctionnement du moteur thermique (1) .