Brevet FR2986566A1 — publié le 20130809

Groupe moteur combiné La présente invention concerne un groupe moteur combiné par exemple pour entraîner des véhicules terrestres ou volants, ou pour entraîner par exemple des groupes électrogènes notamment à charge 5 variable. La recherche du meilleur compromis entre la consommation de carburant et la pollution d'une part et la puissance délivrée d'autre part est une constante dans le développement des groupes moteurs, notamment pour la propulsion de véhicules terrestres ou volants. 10 Dans cette optique, on sait que différents types de moteurs permettent de répondre aux besoins spécifiques de propulsion. On sait aussi que chaque type de moteur possède des plages de fonctionnement préférentielles pour lesquelles le rendement est le meilleur et on souhaite exploiter cette caractéristique pour qu'un moteur puisse 15 fonctionner le plus possible dans ce régime, souvent stationnaire. Or, certains véhicules ont des spécificités en besoin de puissance telles qu'il est difficile de rendre les aspects consommation / pollution d'une part et besoin de puissance d'autre part compatibles. Ainsi, pour par exemple un hélicoptère, la demande de puissance 20 notamment pour le décollage, l'atterrissage ou des manoeuvres d'évitement est telle qu'à priori seul un turbomoteur peut répondre à ces besoins. En effet, pour développer une puissance équivalente au turbomoteur, le poids du moteur à combustion interne serait rédhibitoire. BRT0931 Or, il est connu qu'un turbomoteur possède un bon rapport poids / puissance développée mais un rendement médiocre voir mauvais. Dans le domaine des moteurs notamment de camions ou pour l'aéronautique le moteur WW2 - Moteur Napier-Nomade, on connaît 5 depuis un certain nombre d'années un groupe moteur appelé turbo-composite ou « turbocompound » en anglais. Il s'agit d'un groupe moteur qui combine un moteur à combustion interne embarqué dans un véhicule avec une turbine auxiliaire disposée en aval d'une unité de traitement des gaz d'échappement. Cette turbine est couplée 10 mécaniquement ou hydrauliquement, par exemple par des réducteurs de vitesse à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne pour fournir en cas de besoin une puissance supplémentaire. Cependant, ce couplage rend le rendement de la turbine encore plus mauvais et peut contraindre celle-ci étant donné que le moteur à 15 combustion interne est créateur de vibration torsionnelles nuisibles. On connaît du document FR 2 875 267 un groupe moteur comprenant d'une part un moteur à combustion interne et d'autre part une turbine auxiliaire qui peut être reliée soit à un générateur de courant pour charger une batterie, soit à un arbre d'un compresseur 20 auxiliaire pour suralimenter le moteur en air frais. Par ailleurs, on connaît du document WO 2008075127 un groupe moteur turbocompound. Ce groupe moteur comprend un moteur à combustion interne avec un turbocompresseur ainsi qu'une turbine supplémentaire disposée dans une ligne de sortie des gaz 25 d'échappement. Cette turbine peut entraîner via un réducteur de vitesses une machine électrique fonctionnant en tant que générateur de BRT0931 courant si elle est entraînée par la turbine ou en tant que moteur électrique permettant d'apporter de la puissance supplémentaire au moteur à combustion interne. En tant que générateur, la machine électrique peut charger une 5 batterie dont elle puise l'énergie si elle fonctionne comme moteur électrique. La disposition du moteur turbo-composite (turbocompound en anglais) de ce document a été développée pour des besoins spécifiques d'un véhicule automobile, notamment des camions. On note que cette 10 disposition permet de récupérer de l'énergie supplémentaire via la turbine pour charger une batterie et apporter des puissances supplémentaires en cas de besoin lorsque l'énergie électrique emmagasinée est restituée sur l'arbre de sortie du moteur à combustion interne. 15 Toutefois, on note que la turbine supplémentaire est seulement entraînée par les gaz d'échappement, ce qui limite la puissance électrique générée par la turbine. De plus, l'apport en puissance de la machine électrique fonctionnant en tant que moteur électrique est limité par la capacité de 20 la batterie. Ainsi, il est nécessaire de choisir un compromis entre la taille de la batterie et en particulier son poids et son coût d'une part et la puissance supplémentaire que l'on souhaite pouvoir apporter au moteur à combustion interne et le temps durant lequel on doit apporter la puissance supplémentaire . BRT0931 Enfin, la machine électrique peut seulement fonctionner soit en tant que générateur, soit en tant que moteur. On ne peut pas générer du courant électrique tout en fournissant un supplément de puissance au moteur à combustion interne. La présente invention vise à pallier au moins partiellement aux inconvénients précités en proposant un groupe moteur qui soit sobre en régime normal de fonctionnement, mais qui est capable de développer des puissances très importantes en cas de besoin. A cet effet, l'invention propose un groupe moteur combiné 10 comprenant : - un moteur à combustion interne relié à un arbre de sortie du groupe moteur, - une turbine disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation par ces gaz 15 d'échappement, - un compresseur d'air frais, pouvant être entraîné par la turbine et alimentant en air frais comprimé le moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un pack de gestion d'énergie électrique, 20 - une première machine électrique reliée mécaniquement à l'arbre de rotation du compresseur pour être entraînée par ou entraîner ce dernier et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci, - une seconde machine électrique reliée mécaniquement à l'arbre 25 de sortie du groupe moteur pour être entraînée par ou pour apporter une puissance de sortie supplémentaire à celle fournie par le moteur à BRT0931 combustion interne et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. Grâce au fait que l'énergie mécanique de la première turbine est 5 transformée d'abord en énergie électrique grâce à la première machine électrique, puis, cette énergie électrique alimente la seconde machine électrique pour fournir de la puissance supplémentaire en sortie du groupe moteur combiné, on s'affranchit de tous les problèmes de vibrations et d'usure que peuvent engendrer les réducteurs de vitesses 10 dans les moteurs turbo composites connus. De plus, on est capable de fournir exactement la puissance nécessaire, le reste, s'il y en a, peut être stocké dans le pack de gestion électrique. Selon un mode de réalisation plus développé, on prévoit que le 15 groupe moteur combiné comporte en outre - une chambre de combustion alimentée en air frais par ledit compresseur, - une seconde turbine pouvant entraîner ledit compresseur d'air frais et reliée à ladite chambre de combustion pour être alimentée par 20 les gaz d'échappement de celle-ci. Selon ce mode de réalisation, on réalise un groupe moteur combiné qui marie les avantages de sobriété d'un moteur à combustion interne tout en gardant une réserve de puissance très importante en cas de besoin, ceci en étant dans l'ensemble peu polluant ou pour le moins 25 moins polluant qu'un turbomoteur classique. BRT0931 Pour une application hélicoptère, le poids de l'ensemble du groupe moteur combiné est équivalent à celui d'un turbomoteur classique. Selon d'autres caractéristiques prises seules ou en combinaison : Selon un aspect, la première turbine est une turbine radiale et la seconde turbine est une turbine axiale. Selon un autre aspect la ou les lignes de sortie des gaz d'échappement de la seconde turbine sont reliée(s) à l'admission de la première turbine. Selon une variante le groupe moteur combiné comporte en outre une chambre de combustion alimentée en air frais par ledit compresseur et dont la sortie des gaz d'échappement est reliée à ladite turbine disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation à la fois par les gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion et par les gaz en sortie de ladite chambre de combustion. Selon un aspect le groupe moteur combiné comporte en outre une seconde turbine dont l'admission est reliée à la ou les lignes de sortie des gaz d'échappement de la première turbine pour être alimentée par 20 les gaz d'échappement de celle-ci. Puis, on peut prévoir que le compresseur ainsi que la première et la seconde turbines possèdent un arbre de rotation commun. Selon une autre variante le groupe moteur combiné comprend - un moteur à combustion interne relié à un arbre de sortie du 25 groupe moteur combiné, BRT0931 - une turbine disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation par ces gaz d'échappement, - un compresseur d'air frais, pouvant être entraîné par la turbine 5 et alimentant en air frais comprimé le moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - une chambre de combustion alimentée en air frais par ledit compresseur, - une seconde turbine reliée à ladite chambre de combustion pour 10 être alimentée par les gaz d'échappement de celle-ci, - un pack de gestion d'énergie électrique, - une première machine électrique reliée mécaniquement à l'arbre de sortie de la seconde turbine pour être entraînée par cette dernière et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique pour 15 charger celui-ci, - une seconde machine électrique reliée mécaniquement à l'arbre de sortie du groupe moteur combiné pour être entraînée par ou pour apporter une puissance de sortie supplémentaire à celle fournie par le moteur à combustion interne et reliée électriquement au pack de gestion 20 d'énergie électrique pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. Selon un aspect la première et la seconde turbines sont des turbines radiales. Selon un autre aspect ladite chambre de combustion est reliée au 25 conduit d'air frais comprimé en sortie du compresseur. Selon un autre aspect pour une application dans un hélicoptère, la puissance du moteur à combustion interne est dimensionnée pour BRT0931 permettre un vol en régime de croisière et la seconde turbine est dimensionnée pour générer via la première machine électrique la puissance électrique supplémentaire nécessaire pour les manoeuvres de décollage, d'atterrissage et d'évitement. Selon encore un autre aspect le groupe moteur combiné comporte un refroidisseur d'air de suralimentation disposé en aval du compresseur dans la ligne d'admission du moteur à combustion interne. On envisage que le pack de gestion électrique comprend d'une part un pack batterie et d'autre part des convertisseurs statiques 10 configurés pour charger le pack batterie ou pour alimenter les première et seconde machines électriques. L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un groupe moteur combiné tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 15 - on fait fonctionner le moteur à combustion interne, - on fait fonctionner la première turbine grâce aux gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion interne, - on génère de l'énergie électrique grâce à la première machine électrique entraînée par ladite première turbine, 20 - on transfère l'énergie électrique générée via le pack de gestion de l'énergie vers la seconde machine électrique pour l'alimenter électriquement et pour apporter de la puissance supplémentaire à l'arbre de sortie (5) du groupe moteur combiné. Selon un aspect, pour un groupe moteur tel que défini ci-dessus 25 on fait fonctionner la chambre de combustion et on entraîne la première machine électrique par turbine grâce aux gaz d'échappement de la chambre de combustion. BRT0931 L'invention concerne de plus un véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un groupe moteur combiné tel que défini ci-dessus. Il s'agit par exemple d'un véhicule automobile ou d'un hélicoptère. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description des figures suivantes, parmi lesquelles : - la figure 1 présente un schéma du groupe moteur combiné selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 présente un schéma du groupe moteur combiné selon un second mode de réalisation, la figure 3 présente une variante du mode de réalisation de la figure 2, - la figure 4 présente un schéma du groupe moteur combiné selon un troisième mode de réalisation, - la figure 5 présente un schéma du groupe moteur combiné selon un quatrième mode de réalisation, - la figure 6 présente un schéma du groupe moteur combiné selon un cinquième mode de réalisation, - la figure 7 montre un graphe traçant la puissance consommée en fonction du temps pour une mission d'hélicoptère. Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. BRT0931 La figure 1 montre un groupe moteur combiné 1 selon l'invention et selon un premier mode de réalisation. Ce groupe moteur combiné 1 comprend un moteur à combustion interne 3.. Par moteur à combustion interne, on comprend des moteurs 5 à explosions, comme des moteurs à essence, diesel, kérosène, à pistons alternatifs ou un moteur Wankel. Ce moteur à combustion interne 3 est relié à un arbre de sortie 5 du groupe moteur, par exemple via un embrayage 7, pour entraîner par exemple un véhicule. Cet entraînement peut consister à l'entraînement 10 par exemple d'une hélice de propulsion ou encore d'un rotor de l'helicoptère. Il peut s'agir d'un véhicule automobile, par exemple un camion, un bateau, une voiture de course ou encore un véhicule volant comme un hélicoptère. 15 On peut aussi l'utiliser pour entraîner un groupe électrogène notamment à charge variable, c'est-à-dire avec des pics de puissance demandés. Sur la figure sont schématiquement représentés l'admission 9 du moteur 3 et la ligne de sortie des gaz d'échappement 11 du moteur 3. 20 En aval du moteur à combustion interne 3, dans la ligne de sortie des gaz d'échappement 11 est disposée une commande pneumatique dénommée wastegate 13, c'est-à -dire comportant un clapet de mise à l'air libre 15 des gaz d'échappement qui ne sont pas nécessaires à l'entraînement d'une première turbine 17, par exemple une turbine 25 radiale, qui est disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation par ces gaz d'échappement. BRT0931 Une telle commande wastegate est utilisée pour contrôler le débit de gaz envoyé sur la turbine et commander ainsi la vitesse de rotation de la turbine 17. Cette turbine 17 peut entraîner un compresseur d'air frais 19 dont 5 les admissions d'air 21 ont été représentées schématiquement. A cet effet, la turbine 19 et le compresseur sont montés sur un arbre commun de rotation 20. L'air frais ainsi compressé est renvoyé vers l'admission d'air frais 9 du moteur 3. Pour optimiser le rendement du moteur à combustion 10 interne 3, on peut prévoir que l'air comprimé est préalablement, avant l'admission dans le moteur 3, refroidi par un refroidisseur 23 d'air de suralimentation, également connu sous le nom RAS, disposé en aval du compresseur 19 dans la ligne d'admission 9 du moteur à combustion interne 3. 15 Le groupe moteur combiné 1 comprend en outre un pack de gestion d'énergie électrique 25. Par gestion de l'énergie électrique, on entend aussi bien le fait de pouvoir recevoir de l'énergie électrique pour la stocker, de fournir de ses réserves de l'énergie électrique pour servir d'alimentation ou de traiter de l'énergie électrique reçue directement 20 pour la fournir à un consommateur comme on le verra plus loin. Ce pack 25 peut comprendre d'une part un pack de stockage d'énergie électrique, par exemple un pack batterie, notamment un pack batterie de puissance et d'autre part des convertisseurs statiques (un onduleur) configurés pour traiter l'énergie électrique reçue en vu du 25 chargement du pack batterie ou pour en restituer en mode d'alimentation électrique. Les convertisseurs peuvent par exemple comprendre des interrupteurs IGBT ou d'autres composants de puissance. Le niveau de BRT0931 tension du pack de gestion électrique et donc aussi des packs batterie est par exemple du 270V. On peut prévoir une sortie électrique 26 du pack de gestion électrique 25 par exemple pour alimenter des auxiliaires (par exemple 5 les instruments électriques, l'éclairage etc.). Comme on le voit sur la figure 1, une première machine électrique 27 dont le rotor et le stator sont représentés schématiquement, est reliée mécaniquement à l'arbre de rotation 29 du compresseur 19 pour être entraînée par ou entraîner ce dernier et reliée électriquement (voir 10 flèches) au pack de gestion d'énergie électrique 25 pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. La première machine électrique 27 peut être reliée mécaniquement directement à l'arbre de rotation du compresseur 19 ou par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse, afin que la vitesse de 15 rotation de la première machine électrique 27 soit adaptée par rapport à la vitesse de rotation de la turbine 17 et du compresseur 19 pour fournir un maximum d'énergie électrique. On comprend donc que la machine 27 peut fonctionner en mode générateur de courant, c'est-à-dire entraînée via la première turbine 17 20 et le compresseur 19 pour générer du courant électrique qui sera fourni au pack de gestion électrique 25. En mode moteur, il entraîne le compresseur 19, par exemple si le régime moteur du moteur à combustion interne 3 n'est pas suffisant pour entraîner la turbine 17, par exemple à bas régime. Ceci est particulièrement vrai dans les phases 25 transitoires (commande d'accélérateur du groupe moteur à zéro ) ou l'on peut maintenir le régime du compresseur par le moteur électrique pour éliminer le temps de réponse des moteurs turbo classiques. BRT0931 La machine électrique 27 est par exemple une machine synchrone à aimants permanents. De plus, le groupe moteur combiné comprend une seconde machine électrique 31 dont aussi le rotor et le stator sont représentés 5 schématiquement et qui est reliée mécaniquement à l'arbre de sortie 5 du groupe moteur 1, par exemple via l'embrayage 7 pour être entraînée par ou pour apporter une puissance de sortie supplémentaire à celle fournie par le moteur à combustion interne 3 et reliée électriquement (voir flèches) au pack de gestion d'énergie électrique 25 pour charger 10 celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. La seconde machine électrique 31 est par exemple une machine synchrone à aimants permanents. En termes de puissance, les deux machines électriques 27 et 31 sont à peu près équivalentes. On peut prévoir que la machine électrique 15 31 sera donc au moins égale à celle 27 liée à la turbine ou un peu plus puissante pour transformer en énergie mécanique de rotation non seulement l'énergie générée directement par la machine électrique 27, mais en plus de l'énergie reçue du pack batterie du pack de gestion 25. On comprend donc que la machine 31 peut fonctionner en mode 20 générateur de courant, c'est-à-dire entraînée via l'arbre de sortie 5 pour générer du courant électrique qui sera fourni au pack de gestion électrique 25 ou en mode moteur pour entraîner en apportant un supplément de puissance pour l'entraînement de l'arbre de sortie 5. La disposition de la figure 1 peut s'appeler un turbo-composite 25 électrique (ou « electrical turbocompound » en anglais). Par rapport aux moteurs turbocompound de l'état de la technique, la présente disposition possède l'avantage que la turbine et le compresseur sont BRT0931 mécaniquement découplés du moteur 3 ce qui permet de s'affranchir des problèmes de vibration. De plus, l'énergie électrique récupérée peut directement être utilisée pour fournir de la puissance supplémentaire en sortie du groupe moteur 5. En outre, la quantité de puissance supplémentaire fournie peut être ajustée au réel besoin en puissance étant donné que les deux machines électriques 27 et 31 ne sont pas directement reliées l'une à l'autre. Ainsi, tout en générant une certaine quantité d'énergie électrique au pack de gestion 25, la puissance fournie en sortie de l'arbre 5 peut être supérieure à cette quantité générée en puisant de plus dans les réserves du pack de gestion 25, notamment du pack batterie, ou aussi être inférieure. La figure 2 montre un schéma du groupe moteur de la figure 1 15 plus évoluée. Le mode de réalisation de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 par le fait qu'il comporte en outre une chambre de combustion 33 alimentée en air frais par le compresseur 19 via une dérivation 35 de la ligne d'admission 9. A l'entrée de la ligne 9 est disposée une 20 commande pneumatique pour réguler le flux d'air frais alimentant la chambre de combustion 33. La chambre de combustion 33 est donc reliée au conduit d'air frais comprimé 9 en sortie du compresseur 9, en amont du refroidisseur d'air de suralimentation 23. De plus, ce qui est représenté seulement schématiquement, le 25 groupe comporte en outre une seconde turbine 37, par exemple une turbine axiale qui est alimentée par les gaz d'échappement de la chambre de combustion 33. BRT0931 Selon la variante de la figure 2, la seconde turbine 37 est montée sur le même arbre 20 que la turbine 17 et le compresseur 19. Ainsi, elle peut entraîner le compresseur d'air frais 19 même si la turbine 17 n'est pas entraînée par les gaz d'échappement en sortie du 5 moteur 3. Dans ce mode de réalisation, les gaz d'échappement en sortie de la seconde turbine 37 sont évacués à l'air libre par des conduits 39. Ce mode de réalisation présente l'avantage de pouvoir fournir une quantité de puissance supplémentaire conséquente, en cas de besoin alors que le groupe moteur combiné dans son ensemble présente un 10 poids (environ 200kg pour une version pouvant fournir une puissance maximale de 490kW) à peu près équivalent à celui d'un turbomoteur classique pour hélicoptère. De plus, dans un mode de fonctionnement dégradé de sécurité, lorsque le moteur à combustion interne présente une défaillance, on 15 peut faire fonctionner la seconde turbine et avoir une puissance de sortie conséquente. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, on peut diminuer considérablement la taille et donc le poids du pack batterie du pack de gestion électrique 25 dont une des fonctions est une simple fonction de 20 tampon entre l'énergie électrique générée par la première machine électrique et celle consommée par la seconde machine électrique. Enfin, pendant une durée, par exemple 30s, le pack batterie peut fournir de la puissance en supplément de celle fournie par la première machine électrique 27, ce qui permet d'avoir un mode « surpuissant » 25 ou « boost » en anglais, appréciable pour des manoeuvres périlleuses ou de secours, par exemple pour un vol d'hélicoptère. On comprend donc que le groupe moteur combiné 1, notamment pour une application dans un hélicoptère ou tout autre mission BRT0931 présentant d'une part un régime normal (dit de croisière) et d'autre part des régimes de puissance ( par exemple le décollage, l'atterrissage ou l'évitement pour un vol d'hélicoptère) la puissance du moteur à combustion interne peut être dimensionnée pour permettre un vol 5 constant ou de croisière et la seconde turbine 37 est dimensionnée pour générer via la première machine électrique 27 la puissance électrique supplémentaire pour les manoeuvres de décollage, d'atterrissage et d'évitement permettant un entraînement de l'arbre de sortie du groupe moteur par un entraînement conjoint du moteur à combustion interne 10 et par la seconde machine électrique fonctionnant en tant que moteur. La figure 3 est une variante de la figure 2 qui se distingue de cette dernière par le fait que les tuyauteries d'évacuation des gaz d'échappement 39 de la seconde turbine 37 sont reliées aux conduits d'admission 11 de la première turbine 17 pour contribuer à 15 l'entraînement de cette dernière. On parle alors d'un montage en série alors que le montage de la figure 2 est en parallèle. On obtient donc encore un meilleur rendement du groupe moteur combiné 1. Dans ce mode de réalisation, la première turbine 17 est donc une turbine radiale tandis que la seconde turbine 37 est une turbine 20 axiale, les deux étant monté sur un axe ou arbre commun de rotation avec le compresseur 19. Le fonctionnement de cette variante est similaire à celui de la figure 2. La figure 4 montre un troisième mode de réalisation de l'invention qui se distingue de celui de la figure 2 par le fait que la chambre de 25 combustion 33 est reliée au conduit d'admission 11 de la première turbine radiale 17 et qu'il n'y a pas de seconde turbine dans ce mode de réalisation. En effet, il suffit de dimensionner la turbine 17 de manière qu'elle puisse fonctionner seulement grâce aux gaz d'échappement en BRT0931 sortie du moteur à combustion interne 3, mais qu'elle soit également capable de recevoir les gaz d'échappement de la chambre de combustion 33 pour être entraînée en plus par ceux-ci. Ceci peut être obtenue grâce à une turbine à géométrie variable par exemple par une adaptation du régime de rotation. Ce mode de réalisation possède un fonctionnement similaire à celui de la figure 2. De plus, on peut économiser une turbine, ce qui est un avantage certain en termes de poids, notamment de poids embarqué pour une application hélicoptère, et d'encombrement. La figure 5 montre un quatrième mode de réalisation qui est une évolution du mode de réalisation de la figure 4 et se distingue de celui ci par le fait qu'une seconde turbine 37, notamment axiale, est placée en sortie des tuyauteries de gaz d'échappement de la première turbine 17 pour une optimisation du rendement énergétique. Ce mode de réalisation possède un fonctionnement similaire à celui de la figure 2. La figure 6 montre un cinquième mode de réalisation. Celui-ci se distingue de celui de la figure 5 par le fait que la seconde turbine 37 est une turbine radiale et non axiale (mais on peut également envisager une variante avec une turbine axiale) qui ne possède pas d'arbre de rotation commun avec la première turbine 17 et le compresseur 19 et qui entraîne directement la première machine électrique 27. Pour ce mode, lorsque la chambre de combustion 33 ne fonctionne pas, les gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion interne 3 font fonctionner d'une part la turbine 17 et le compresseur 19 pour un fonctionnement turbocompresseur classique et d'autre part la seconde turbine 37 qui entraîne la première machine électrique 27 pour alimenter le pack de gestion électrique 25. Dans ce cas, le fonctionnement est similaire de celui décrit en relation avec la BRT0931 figure 1 et il s'agit d'un fonctionnement turbo-composite (ou « turbocompound ») électrique. Lorsque l'on met en marche la chambre de combustion 33, on obtient un fonctionnement similaire à celui de la figure 5 à l'exception 5 du fait que la première turbine 17 et le compresseur 19 peuvent tourner à une vitesse de rotation différente de celle de la seconde turbine 37 étant donné qu'il n'y a pas d'arbre commun. Ceci donne un paramètre de réglage supplémentaire pour optimiser le fonctionnement et le rendement dans toutes les plages de fonctionnement du groupe moteur 10 combine 1. En outre, l'invention a également trait à un procédé de fonctionnement d'un groupe moteur combiné tel que décrit dessus. Ce procédé comprend les étapes suivantes : - on fait fonctionner le moteur à combustion interne 3, 15 - on fait fonctionner la première turbine 17 grâce aux gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion interne 3, - on génère de l'énergie électrique grâce à la première machine électrique 27 entraînée par la première turbine 17 en ce qui concerne les modes de réalisation des figures 1 à 5 ou par la seconde turbine 37 en 20 ce qui concerne le mode de réalisation de la figure 6. On transfère l'énergie électrique générée via le pack de gestion de l'énergie 25 vers la seconde machine électrique 31 pour l'alimenter électriquement et pour apporter de la puissance supplémentaire à l'arbre de sortie 5 du groupe moteur combiné 1. 25 Pour les modes de réalisation ci-dessus qui prévoient une chambre de combustion 33 (figures 2 à 6), on prévoit de faire fonctionner la chambre de combustion 33 et on entraîne la première BRT0931 machine électrique 27 par turbine (les turbines 17 et 37 pour les modes de réalisation des figures 2, 3 et 5 ; la turbine 17 pour le mode de réalisation de la figure 4 ; la turbine 37 pour le mode de réalisation de la figure 6) grâce aux gaz d'échappement de la chambre de combustion 33. Afin de bien démontrer les avantages du groupe moteur combiné 1 notamment pour une application dans un hélicoptère, on a représenté sur la figure 7 un graphe de mission montrant de façon schématique la puissance consommée en fonction du temps pour une mission d'un hélicoptère léger, par exemple celui commercialisé sous le nom Colibri (nom de marque déposée) par l'entreprise Eurocopter ou semblables. Le type de mission peut par exemple concerner le transport de personnes, la surveillance etc. Sur la figure 7, on a représenté la phase de décollage 50, du vol en mode normal 52, une phase d'évitement 54 et une phase d'atterrissage 56. On constate que la puissance consommée en vol normal est d'environ 280 kW. A cet effet, le moteur à combustion interne 3 est donc dimensionné pour fournir à 100 % cette puissance lors des phases 52. On choisira donc un moteur d'une puissance légèrement supérieure à 280kW. Etant donné que ce sont les phases 52, les plus longues, on tire ainsi pleinement profit de la faible consommation, du bon rendement et de la faible pollution d'un moteur à combustion interne par rapport à un turbomoteur (moteur à turbine). Cependant, on constate que cette puissance n'est pas suffisante pour permettre le décollage ou l'atterrissage des phases 50 ou 56. En effet, on manque d'environ 120kW de puissance. Celle-ci est fournie lors de ces phases 50, 54 ou 56 par la seconde machine électrique 31 qui est dimensionnée en conséquence et qui est alimentée par le pack de gestion électrique 25. BRT0931 Si on considère le mode de réalisation de la figure 1, il est nécessaire de dimensionner le pack batterie du pack de gestion électrique 25 en conséquence et l'énergie électrique est en particulier celle générée lors des phases de vol normal 52. Si on considère les modes de réalisation avec une chambre de combustion 33, on va dimensionner celle-ci pour pouvoir développer une poussée qui permet d'obtenir les 120kW en énergie électrique par la première machine électrique 27 entraînée par turbine. Cette énergie électrique peut être complétée le cas échéant, par exemple pour une manoeuvre d'évitement 54, par une poussée supplémentaire (par exemple de l'ordre de 50kW) pour un laps de temps prédéfinie (par exemple 30s ou 2 min) puisée dans les réserves du pack batterie du pack de gestion électrique 25. Ainsi, la chambre de combustion 33 ne fonctionne que lors des phases nécessitant une puissance importante. De plus, si on utilise par exemple une seconde turbine 37 pour développer cette poussée, celle-ci peut être très petite et légère et ne peser qu'une dizaine de kilos, voire moins. Enfin, en termes de sécurité, on dispose toujours d'une réserve de 20 puissance, même en cas de problème sur le moteur à combustion interne 3. BRT0931 REVENDICATIONS1. Groupe moteur combiné (1) comprenant : - un moteur à combustion interne (3) relié à un arbre de sortie (5) du groupe moteur (1), - une turbine (17) disposée dans la ligne de sortie (11) des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation par ces gaz d'échappement, - un compresseur d'air frais (19), pouvant être entraîné par la turbine (17) et alimentant en air frais comprimé le moteur à combustion interne (3), caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un pack de gestion d'énergie électrique (25), - une première machine électrique (27) reliée mécaniquement à l'arbre de rotation du compresseur (19) pour être entraînée par ou entraîner ce dernier et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique (25) pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci, - une seconde machine électrique (31) reliée mécaniquement à l'arbre de sortie (5) du groupe moteur (1) pour être entraînée par ou pour apporter une puissance de sortie supplémentaire à celle fournie par le moteur à combustion interne (3) et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique (25) pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. 2. Groupe moteur combiné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre BRT0931 2 9 8 6 5 6 6 22 - une chambre de combustion (33) alimentée en air frais par ledit compresseur (19), - une seconde turbine (37) pouvant entraîner ledit compresseur d'air frais (19) et reliée à ladite chambre de combustion (33) pour être 5 alimentée par les gaz d'échappement de celle-ci. 3. Groupe moteur combiné selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première turbine (17) est une turbine radiale et la seconde turbine (37) est une turbine axiale. 4. Groupe moteur combiné selon la revendication 3, caractérisé en 10 ce que la ou les lignes de sortie des gaz d'échappement (39) de la seconde turbine (37) sont reliée(s) à l'admission de la première turbine (17). 5. Groupe moteur combiné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une chambre de combustion (33) alimentée 15 en air frais par ledit compresseur (19) et dont la sortie des gaz d'échappement est reliée à ladite turbine (17) disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation à la fois par les gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion (3) et par les gaz en sortie de ladite chambre de combustion (33). 20 6. Groupe moteur combiné selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde turbine (37) dont l'admission est reliée à la ou les lignes de sortie des gaz d'échappement de la première turbine (17) pour être alimentée par les gaz d'échappement de celle-ci. 7. Groupe moteur combiné selon l'une quelconque des 25 revendications 2 à 4 et 6, caractérisé en ce que le compresseur (19) ainsi que la première (17) et la seconde (37) turbine possèdent un arbre de rotation commun (20). 8. Groupe moteur combiné (1) comprenant : BRT093 1- un moteur à combustion interne (3) relié à un arbre de sortie (5) du groupe moteur combiné (1), - une turbine (17) disposée dans la ligne de sortie des gaz d'échappement pour être entraînée en rotation par ces gaz 5 d'échappement, - un compresseur d'air frais (19), pouvant être entraîné par la turbine (17) et alimentant en air frais comprimé le moteur à combustion interne (3), caractérisé en ce qu'il comporte en outre 10 - une chambre de combustion (33) alimentée en air frais par ledit compresseur (19), - une seconde turbine (37) reliée à ladite chambre de combustion (33) pour être alimentée par les gaz d'échappement de celle-ci, - un pack de gestion d'énergie électrique (25), 15 - une première machine électrique (27) reliée mécaniquement à l'arbre de sortie de la seconde turbine (37) pour être entraînée par cette dernière et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique (25) pour charger celui-ci, - une seconde machine électrique (31) reliée mécaniquement à 20 l'arbre de sortie (5) du groupe moteur combiné (1) pour être entraînée par ou pour apporter une puissance de sortie supplémentaire à celle fournie par le moteur à combustion interne (3) et reliée électriquement au pack de gestion d'énergie électrique (25) pour charger celui-ci ou pour être alimentée par celui-ci. 25 9. Groupe moteur combiné selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première (17) et la seconde (37) turbines sont des turbines radiales. BRT0931 10. Groupe moteur combiné selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que ladite chambre de combustion (33) est reliée au conduit d'air frais comprimé en sortie du compresseur (19). 11. Groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 et 6 à 10 pour une application dans un hélicoptère, caractérisé en ce que la puissance du moteur à combustion interne (3) est dimensionnée pour permettre un vol en régime de croisière et en ce que la seconde turbine (37) est dimensionnée pour générer via la première machine électrique (27) la puissance électrique supplémentaire nécessaire pour les manoeuvres de décollage, d'atterrissage et d'évitement. 12. Groupe moteur combiné selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un refroidisseur d'air de suralimentation (23) disposé en aval du compresseur (19) dans 15 la ligne d'admission (9) du moteur à combustion interne (3). 13. Groupe moteur combiné selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le pack de gestion électrique (25) comprend d'une part un pack batterie et d'autre part des convertisseurs statiques configurés pour charger le pack batterie ou 20 pour alimenter les première et seconde machines électriques. 14. Procédé de fonctionnement d'un groupe moteur combiné selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on fait fonctionner le moteur à combustion interne (3), 25 - on fait fonctionner la première turbine (17) grâce aux gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion interne, - on génère de l'énergie électrique grâce à la première machine électrique (27) entraînée par ladite première turbine (17), BRT0931- on transfère l'énergie électrique générée via le pack de gestion de l'énergie (25) vers la seconde machine électrique (31) pour l'alimenter électriquement et pour apporter de la puissance supplémentaire à l'arbre de sortie (5) du groupe moteur combiné (1). 15. Procédé de fonctionnement selon la revendication 14 pour un groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner la chambre de combustion (33) et on entraîne la première machine électrique (27) par turbine grâce aux gaz d'échappement de la chambre de combustion (33). 16. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un groupe moteur combiné (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. 17. Véhicule selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un véhicule automobile ou d'un hélicoptère. BRT0931