Brevet FR2904057A1 — publié le 20080125

La présente invention concerne un circuit d'alimentation d'un moteur thermique et 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. Le rendement du compresseur est de l'ordre de 0,7, le rendement de la liaison mécanique entre le compresseur et la turbine est de l'ordre de 0,98 et le rendement de la turbine de l'ordre de 0,5 de sorte que l'en-semble turbocompresseur a un rendement global relative-ment faible de l'ordre de 0,34. Ce faible rendement pénalise les performances des moteurs en terme de consommation énergétique. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un moyen permettant d'améliorer le rendement d'un tel moteur thermique. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un circuit d'alimentation d'un moteur thermique, comportant 2904057 2 une conduite d'admission de gaz débouchant dans un compresseur centrifuge coaxialement à un axe de rotation du compresseur, la conduite d'admission étant pourvue en amont du compresseur centrifuge d'un moyen de mise en ro- 5 tation 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 injecté au centre du disque vers la périphérie de celuici 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 gaz assure, en amont du compresseur, une mise en rotation des gaz autour de l'axe de rotation du compresseur et 15 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. Il en résulte une augmentation du rendement du compresseur. De préférence, le moyen de mise en rotation corn- 20 prend un conduit secondaire débouchant tangentiellement dans la conduite d'admission pour y injecter un gaz sous pression. Ce mode de mise en rotation est particulièrement efficace et permet en outre d'augmenter la pression des 25 gaz en entrée du compresseur, rendant plus facile et moins coûteuse en énergie l'obtention de la pression souhaitée en sortie du compresseur. Avantageusement alors, le conduit secondaire est relié à un circuit de recirculation de gaz d'échappement 30 du moteur thermique. 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. 35 L'invention a également pour objet un moteur 2904057 3 thermique comportant un tel circuit d'alimentation. Avantageusement, le moteur comprend un bloc moteur relié au circuit d'alimentation et à un circuit d'échappement comportant une turbine d'entraînement du 5 compresseur, un circuit de recirculation des gaz d'échappement étant raccordé au circuit d'échappement en amont de la turbine et au circuit d'admission en amont du compresseur. Les gaz d'échappement prélevés en amont de la 10 turbine ont une pression relativement élevée qui permet, une fois les gaz d'échappement prélevés réinjectés dans 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 15 améliore ainsi de façon significative le rendement du compresseur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui 20 suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur 25 thermique conforme à l'invention, -la figure 2 est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'un circuit d'alimentation conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue du circuit d'alimenta- 30 tion en coupe selon la ligne III de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le moteur thermique conforme à l'invention, généralement désigné en 1, comprend un bloc moteur 2 définissant de façon connue en soi 35 des chambres de combustion pourvues de pistons entraînant 2904057 4 en rotation un arbre de sortie du moteur. Le bloc moteur 2 est relié de façon connue en elle-même à un circuit d'alimentation généralement désigné en 3 et à un circuit d'échappement généralement désigné en 4. 5 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 bloc'moteur 2. Le compresseur 6 est un compresseur centrifuge connu en lui-même comportant un disque à ailettes 10 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. Le circuit d'échappement 4 est connu en lui-même et comprend une tubulure d'échappement 12 reliant les 15 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 incorporant par exemple un pot catalysé. Le moteur thermique comprend en outre un circuit 20 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'échappement 12 en amont de la turbine 13 et une portion d'extrémité 17 reliée à la conduite d'admission 5 en amont du 25 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 secondaire qui débouche tangentiellement à la conduite d'admission 5 et qui est légèrement incliné par rapport à 30 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 ainsi dans la conduite d'admission 5 tangentiellement en formant avec la direction du flux gazeux de la conduite 35 d'admission 5 un angle aigu à sommet tourné vers le com- 2904057 5 presseur 6 de manière à communiquer au flux gazeux une trajectoire en hélice tournant dans le sens de rotation 19 du compresseur 6. Le conduit secondaire, de par son orientation 5 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 mettre en rotation. En outre, les gaz issus du conduit secondaire 17 10 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 compresseur 6. Par rapport à l'art antérieur connu, le compresseur utilisé peut avoir un taux de compression 15 plus faible. On notera en outre que comme la pression des gaz prélevés en amont de la turbine est supérieure à celle des gaz circulant dans la conduite d'admission 5, il n'est pas nécessaire de prévoir une vanne de contre pres- 20 sion 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. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va- 25 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 gaz peut avoir une structure différente de celle décrite et comprendre par exemple des ailettes s'étendant en 30 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 peut ne pas provenir d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement. Le circuit secondaire peut être tan- 35 gentiel et perpendiculaire à l'axe de la conduite d'ad- 2904057 mission. L'invention est applicable à des moteurs dépourvus de circuit de recirculation de gaz. Le circuit de recirculation peut avoir une structure différente de celle 5 décrite et, par exemple, incorporer un filtre à particules, présenter une structure haute pression ou basse pression. ' La turbine et le compresseur peuvent avoir des structures différentes de celles décrites. Le circuit 10 d'alimentation comprendra avantageusement un refroidisseur d'air de suralimentation. Le moteur peut également avoir une structure différente et, par exemple, être à pistons rotatifs. 6 REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation (3) d'un moteur thermique (1), comportant une conduite d'admission (5) de gaz débouchant dans un compresseur centrifuge (6) coaxiale-ment à un axe de rotation (9) du compresseur, caractérisé en ce que la conduite d'admission (5) est pourvue en amont du compresseur centrifuge d'un moyen (17) de mise en rotation des gaz autour de l'axe de rotation du corn- presseur et dans un sens de rotation (19) de celui-ci. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel le moyen de mise en rotation comprend un conduit secondaire (17) débouchant tangentiellement dans la conduite d'admission (5) pour y injecter un gaz sous pression. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel le conduit secondaire (17) est relié à un circuit de recirculation de gaz d'échappement (11) du moteur thermique (1). 4. Moteur thermique (1) comportant un circuit d'alimentation (3) conforme à l'une quelconque des re- vendications précédentes. 5. Moteur selon la revendication 1, comprenant un bloc moteur (2) relié au circuit d'alimentation (3) et à un circuit d'échappement (4) comportant une turbine (13) d'entraînement du compresseur (6), un circuit de recirculation du gaz d'échappement (11) reliant le circuit d'échappement au circuit d'admission, dans lequel le circuit de recirculation est raccordé au circuit d'échappe- ment en amont de la turbine et est raccordé au circuit d'admission en amont du compresseur.