Brevet FR2904056A1 — publié le 20080125

La présente invention concerne un moteur thermique correspondant utilisable notamment pour mouvoir un véhicule automobile. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un moteur thermique à combustion interne comprend généralement un bloc moteur délimitant des chambres de combustion ou cylindres fermés d'un côté par une culasse et de l'autre côté par des pistons reçus à coulissement dans les cylindres et reliés par des bielles à un vilebrequin lui-même relié à la boîte de vitesses du véhicule. Le moteur comprend également un circuit d'alimentation relié au bloc moteur de manière à amener de l'air dans les cylindres et un circuit d'échappement relié au bloc moteur pour évacuer les gaz brûlés des cylindres. Le circuit d'alimentation comporte généralement une conduite d'admission de gaz débouchant dans un compresseur centrifuge coaxialement à un axe de rotation du compresseur et le circuit d'échappement comprend une turbine d'entraîne- ment du compresseur mise en rotation par les gaz brûlés. Il est connu de relier le circuit d'échappement au circuit d'alimentation par un circuit de recirculation des gaz d'échappement afin de réinjecter une partie des gaz d'échappement dans le circuit d'admission. Le circuit de recirculation est relié au circuit d'échappement en aval de la turbine et au circuit d'admission en aval du compresseur. Les gaz d'échappement ont une pression relativement basse, de sorte qu'il est alors nécessaire de prévoir une vanne commandée de contre pression dans le circuit d'échappement pour forcer une partie des gaz d'échappement à passer dans le circuit de recirculation puis dans le circuit d'admission. Ceci complique la conception du moteur tout en entraînant une augmentation de poids et d'encombrement de celui-ci. 2904056 2 OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un moyen permettant d'améliorer les performances d'un moteur thermique incorporant un circuit de recirculation de gaz 5 d'échappement. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un moteur thermique turbocompressé comprenant un bloc moteur relié à un circuit d'admission comportant un compresseur 10 et à un circuit d'échappement comportant une turbine d'entraînement du compresseur, un circuit de recirculation de gaz d'échappement reliant le circuit d'échappement au circuit d'admission, le circuit de recirculation étant raccordé au circuit d'échappement en amont de la 15 turbine et étant raccordé au circuit d'admission en amont du compresseur. Les gaz d'échappement prélevés en amont de la turbine ont une pression relativement élevée qui permet, une fois les gaz d'échappement prélevés réinjectés dans 20 la conduite d'admission, d'élever la pression dans la conduite d'admission de manière à réduire le différentiel de pression en entrée et en sortie du compresseur. On améliore ainsi de façon significative le rendement du compresseur et on élimine la nécessité d'une contre pres- 25 sion à l'échappement. Avantageusement, le compresseur est centrifuge et le circuit d'alimentation comporte une conduite d'admission de gaz débouchant dans le compresseur coaxialement à un axe de rotation du compresseur, la conduite d'admis- 30 sion étant pourvue en amont du compresseur centrifuge d'un moyen de mise en rotation des gaz autour de l'axe de rotation du compresseur et dans un sens de rotation de celui-ci. On rappelle qu'un compresseur centrifuge comprend un disque rotatif à ailettes pour amener un flux d'air 2904056 3 injecté au centre du disque vers la périphérie de celui-ci de manière à utiliser la force centrifuge pour accélérer le flux et obtenir une pression de sortie supérieure à la pression d'entrée. Le moyen de mise en rotation des 5 gaz assure, en amont du compresseur, une mise en rotation des gaz autour de l'axe de rotation du compresseur et dans le sens de rotation de celui-ci de manière à limiter la dépense énergétique nécessaire au niveau du compresseur pour mettre en rotation les gaz. 1l en résulte une 10 augmentation du rendement du compresseur. De préférence, le circuit de recirculation des gaz d'échappement comprend un conduit secondaire qui dé-bouche tangentiellement dans la conduite d'admission pour former le moyen de mise en rotation. 15 Ce mode de réalisation permet de profiter des effets bénéfiques de la recirculation des gaz d'un point de vue du fonctionnement du moteur et de la mise en rotation des gaz en amont du compresseur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi 25 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur thermique conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'un circuit d'alimentation 30 conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue du circuit d'alimentation en coupe selon la ligne III de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le moteur thermique 35 conforme à l'invention, généralement désigné en 1, com- 2904056 4 prend un bloc moteur 2 définissant de façon connue en soi des chambres de combustion pourvues de pistons entraînant en rotation un arbre de sortie du moteur. Le bloc moteur 2 est relié de façon connue en elle-même à un circuit 5 d'alimentation généralement désigné en 3 et à un circuit d'échappement généralement désigné en 4. Le circuit d'alimentation 3 comprend une conduite d'admission 5 débouchant dans un compresseur 6 relié par une tubulure d'admission 7 aux chambres de combustion du 10 bloc moteur 2. Le compresseur 6 est un compresseur centrifuge connu en lui-même comportant un disque à ailettes 8 monté pour pivoter autour d'un axe 9 dans un carter 10. La conduite d'admission 5 débouche dans le carter 10 coaxialement à l'axe de rotation 9. 15 Le circuit d'échappement 4 est connu en lui-même et comprend une tubulure d'échappement 12 reliant les chambres de combustion du bloc moteur 2 à une turbine 13 d'entraînement en rotation du compresseur 6. La turbine 13 est reliée à une conduite de sortie d'échappement 14 20 incorporant par exemple un pot catalysé. Le moteur thermique comprend en outre un circuit de recirculation 11 des gaz d'échappement. Le circuit de recirculation 11 des gaz d'échappement possède un conduit 15 ayant une extrémité 16 reliée à la tubulure d'échappe- 25 ment 12 en amont de la turbine 13 et une portion d'extrémité 17 reliée à la conduite d'admission 5 en amont du compresseur 6. Entre ces deux extrémités, le conduit 16 incorpore un échangeur thermique 18. Le conduit de recirculation forme, au niveau de son extrémité 17, un conduit 30 secondaire qui débouche tangentiellement à la conduite d'admission 5 et qui est légèrement incliné par rapport à la conduite d'admission 5 pour former avec celle-ci un angle aigu dont le sommet est dirigé vers le compresseur 6. Le flux gazeux sortant du conduit secondaire 17 rentre 35 ainsi dans la conduite d'admission 5 tangentiellement en 2904056 5 formant avec la direction du flux gazeux de la conduite d'admission 5 un angle aigu à sommet tourné vers le compresseur 6 de manière à communiquer au flux gazeux une trajectoire en hélice tournant dans le sens de rotation 5 19 du compresseur 6. Le conduit secondaire, de par son orientation tangentielle, constitue un moyen de mise en rotation des gaz dans la conduite d'admission de manière à limiter l'énergie que le compresseur doit fournir au gaz pour les 10 mettre en rotation. En outre, les gaz issus du conduit secondaire 17 ayant été prélevés en amont de la turbine 13 sont à une pression supérieure à la pression atmosphérique de sorte qu'ils contribuent à augmenter la pression en entrée du 15 compresseur 6. Par rapport à l'art antérieur connu, le compresseur utilisé peut avoir un taux de compression plus faible. On notera en outre que comme la pression des gaz prélevés en amont de la turbine est supérieure à celle 20 des gaz circulant dans la conduite d'admission 5, il n'est pas nécessaire de prévoir une vanne de contre pression dans la conduite d'échappement comme c'est le cas dans les systèmes de recirculation prélevant les gaz d'échappement en aval de la turbine. 25 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, le moyen de mise en rotation des 30 gaz peut avoir une structure différente de celle décrite et comprendre par exemple des ailettes s'étendant en saillie dans la conduite d'admission hélicoïdalement au-tour de l'axe de la conduite d'admission. Le gaz sous pression injecté par le conduit secondaire tangentiel 35 peut ne pas provenir d'un circuit de recirculation des 2904056 6 gaz d'échappement. Le circuit secondaire peut être tangentiel et perpendiculaire à l'axe de la conduite d'admission. Le circuit de recirculation peut avoir une struc- 5 ture différente de celle décrite et, par exemple, incorporer un filtre à particules. La turbine et le compresseur peuvent avoir des structures différentes de celles décrites. Le circuit d'alimentation comprendra avantageusement un refroidis- 10 seur d'air de suralimentation. Le moteur peut également avoir une structure différente et, par exemple, être à pistons rotatifs. REVENDICATIONS 1. Moteur thermique turbocompressé comprenant un bloc moteur (2) relié à un circuit d'admission (3) comportant un compresseur (6) et à un circuit d'échappement (4) comportant une turbine (13) d'entraînement du compresseur, un circuit de recirculation de gaz d'échappement (13) reliant le circuit d'échappement au circuit d'admission, caractérisé en ce que le circuit de recirculation est raccordé au circuit d'échappement en amont de la turbine et est raccordé au circuit d'admission en amont du compresseur. 2. Moteur thermique selon la revendication 1, dans lequel le compresseur (6) est centrifuge et le circuit d'alimentation (3) comporte une conduite d'admission (5) de gaz débouchant dans le compresseur coaxialement à un axe de rotation (9) du compresseur, la conduite d'admission étant pourvue en amont du compresseur centrifuge d'un moyen (17) de mise en rotation des gaz autour de l'axe de rotation du compresseur et dans un sens de rota-tion (19) de celui-ci. 3. Moteur selon la revendication 1, dans lequel le circuit de recirculation des gaz d'échappement comprend un conduit secondaire (17) qui débouche tangentiellement dans la conduite d'admission (5) pour former le moyen de mise en rotation.