Brevet FR3090038A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : SYSTEME DE PROPULSION D'UN VEHICULE EQUIPE DE DEUX TURBOCOMPRESSEURS [0001] L'invention se rapporte à un système de propulsion d'un véhicule équipé de deux tur- bocompresseurs. [0002] De façon schématique, en se référant à la figure 1, un système de propulsion 1 d'un véhicule de l'état de la technique, comprend une ligne d'admission d'air 2, un moteur thermique 3 et une ligne d'échappement 4 permettant d'évacuer les gaz (l'échappement produits par ledit moteur 3. La ligne d'admission 2 comporte une entrée d'air 5 reliée à un compresseur basse pression 6 au moyen d'un premier conduit 7, ledit compresseur basse pression 6 étant relié à un compresseur haute pression 8 au moyen d'un deuxième conduit 9. Ce compresseur haute pression 8 est en communication avec le moteur 3 par l'intermédiaire d'un troisième conduit 10 débouchant dans un répartiteur d'admission d'air 11 qui est solidarisé audit moteur 3. Une valve compresseur 12 placée au niveau du compresseur haute pression 8 permet à l'air en provenance du compresseur basse pression 6, soit de contourner le compresseur haute pression 8, soit de passer par celui-ci. La ligne d'échappement 4 comprend un répartiteur d'échappement 20 prenant naissance au niveau du moteur 3 et prolongé par un quatrième conduit 13 débouchant dans une turbine haute pression 14. Cette turbine haute pression 14 est reliée à une turbine basse pression 15 via un cinquième conduit 16, et ladite turbine basse pression 15 est en communication avec une sortie 17 des gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un sixième conduit 18. Le compresseur basse pression 6 et la turbine basse pression 15 forment le turbocompresseur basse pression, le compresseur haute pression 8 et la turbine haute pression 14 forment le turbocompresseur haute pression. Un dispositif de bypass 30 placé au niveau de la turbine haute pression 30 permet aux gaz d'échappement issus du moteur 3, soit de passer par la turbine haute pression 14, soit de contourner celle-ci. Un tel système de propulsion peut également comprendre une boucle EGR (de l'anglais Exhciust (jas Recarulation) haute pression reliant le quatrième conduit 13 et le troisième conduit 10, de façon à acheminer des gaz d'échappement dans la ligne d'admission 2 d'air en aval du compresseur 8 haute pression. La ligne d'admission peut également comprendre un refroidisseur placé en aval du compresseur haute pression 8 dans le but de refroidir l'air issu dudit compresseur haute pression 8. [0003] Un système de propulsion d'un véhicule selon l'invention, comprend une valve com- presseur, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, dont l'agencement dans la ligne d'admission d'air permet d'optimiser le fonctionnement 2 dudit système en fonction de la charge du moteur. [0004] L'invention a pour objet un système de propulsion d'un véhicule comprenant une ligne d'admission d'air et un moteur thermique, ladite ligne comprenant un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une valve compresseur apte à occuper une position d'ouverture permettant à l'air en provenance du compresseur basse pression de contourner le compresseur haute pression et une position de fermeture permettant à l'air en provenance du compresseur basse pression de passer par le compresseur haute pression. [0005] Selon l'invention, le système de propulsion comprend un premier canal reliant le compresseur basse pression à la valve, et un deuxième canal reliant ledit premier canal au compresseur haute pression, le premier canal et le deuxième canal formant un coude, de sorte que l'air passant dans le deuxième canal pour alimenter le compresseur haute pression se retrouve à contre flux de l'air passant par le premier canal lorsque la valve est dans la position de fermeture. Le principe d'un système de propulsion selon l'invention, est de placer le deuxième canal par rapport au premier canal de sorte que l'air passant par le deuxième canal dans le but d'alimenter le compresseur haute pression se retrouve à contre flux de l'air s'écoulant du compresseur basse pression par le premier canal. Cette disposition des deux canaux permet de diminuer le débit de fuite dans le circuit haute pression et donc de minimiser les pertes de charge du système de propulsion sur les points de fonctionnement en forte charge, c'est-à-dire lorsque la valve compresseur est ouverte. Autrement dit, cette solution permet de déventer le circuit d'air passant par compresseur haute pression et d'améliorer les performances du système de propulsion. Le contre flux est obtenu lorsque le premier canal et le deuxième canal font entre eux un angle nul, plus ou moins une valeur seuil. En effet, il n'est pas obligatoire que le premier canal et le deuxième canal soient rigoureusement parallèles pour obtenir le contre flux. [0006] Selon une caractéristique possible de l'invention, l'angle entre le premier canal et le deuxième canal est inférieur à 45°. En effet, l'effet de contre flux est significatif pour des angles entre le premier canal et le deuxième canal qui sont inférieurs à 45°. [0007] Selon une caractéristique possible de l'invention, l'angle entre le premier canal et le deuxième canal est inférieur à 30°. En effet, plus on se rapproche d'une configuration pour laquelle le premier canal et le deuxième canal sont parallèles, plus l'effet de contre flux sera important. [0008] Selon une caractéristique possible de l'invention, le système de propulsion comprend un troisième canal reliant le compresseur haute pression à une zone de la ligne d'admission située en aval de la valve, de manière à permettre à l'air comprimé en provenance du compresseur haute pression de cheminer vers le moteur. Ce troisième canal est destiné à acheminer l'air comprimé issu du compresseur haute pression vers 3 le moteur lorsque la valve compresseur est dans la position de fermeture. [0009] Selon une caractéristique possible de l'invention, le troisième canal est parallèle au premier canal. Les différents éléments de la ligne d'admission sont agencés entre eux de manière à réduire l'encombrement du système de propulsion. [0010] Selon une caractéristique possible de l'invention, le compresseur haute pression, est situé en retrait du compresseur basse pression par rapport à la valve. Autrement dit, pour cette configuration le compresseur haute pression est plus éloigné de la valve que le compresseur basse pression. [0011] Selon une caractéristique possible de l'invention, le premier canal est plus court que le deuxième canal. Avantageusement, la longueur du premier canal est comprise entre 10% et 80% de la longueur totale du deuxième canal. [0012] Selon une caractéristique possible de l'invention, le système de propulsion comprend une turbine basse pression et une turbine haute pression placées dans une ligne d'échappement, et couplées respectivement avec le compresseur basse pression et le compresseur haute pression. De cette manière, le système de propulsion selon l'invention comprend un turbocompresseur basse pression et un turbocompresseur haute pression. [0013] Selon une caractéristique possible de l'invention, le système de propulsion comprend un dispositif de bypass permettant aux gaz d'échappement issus du moteur, soit de passer par la turbine haute pression, soit de contourner celle-ci. [0014] Un système de propulsion selon l'invention présente l'avantage d'être plus performant que les systèmes de propulsion existants, grâce à un simple réajustement de position du deuxième canal par rapport au premier canal, et donc sans avoir à subir de modifications structurelles de fond. De plus, il a l'avantage de posséder de meilleures performances, tout en demeurant d'un encombrement constant par rapport aux systèmes de propulsion existants. [0015] On donne ci-après une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un système de propulsion selon l'invention, en se référant aux figures suivantes : [0016] [fig.1] La figure 1 est une vue schématique d'un système de propulsion selon l'état de la technique, [0017] [fig.2] La figure 2 est une vue schématique d'un système de propulsion selon l'invention, pour lequel la valve compresseur est dans une position fermée, [0018] [fig.3] La figure 3 est une vue schématique d'un système de propulsion selon l'invention, pour lequel la valve compresseur est dans une position fermée, [0019] La figure 1 a déjà été décrite dans la partie introductive. [0020] En se référant aux figures 2,3 et 4, un système de propulsion 100 selon l'invention comprend un compresseur basse pression 106, un compresseur haute pression 108 et une valve compresseur 111, ces trois éléments 106, 108, 111 étant identiques à ceux des systèmes de propulsion déjà existants. Il comprend également un premier canal 130 reliant le compresseur basse pression 106 à la valve compresseur 111, un deuxième canal 109 reliant ledit premier canal 130 et le compresseur haute pression 108, et un troisième canal 131 reliant le compresseur haute pression 108 et une zone 132 de la ligne d'admission d'air 102 située en aval de ladite valve compresseur 111. Ces trois canaux 130, 109, 131 sont des conduits creux permettant de faire circuler l'air en provenance de l'entrée 5 de la ligne d'admission 102, et d'alimenter en air les différentes pièces 106, 108, 111 dans lesquelles ils débouchent. [0021] De cette manière, en se référant à la figure 2, lors d'un fonctionnement du moteur 3 à très faible charge, l'air passant par le compresseur basse pression 106 débouche dans le premier canal 130 comme indiqué par la flèche 115, et comme la valve compresseur 111 est dans une position fermée, cet air repart ensuite automatiquement dans le deuxième canal 109 comme indiqué par la flèche 116, pour alimenter en air le compresseur haute pression 108. L'air issu du compresseur haute pression 108 est enfin acheminé par le troisième canal 131 vers une zone de la ligne d'admission d'air 102, située en aval de la valve compresseur 111 comme l'indique la flèche 117 afin d'alimenter le moteur comme l'indique la flèche 120. [0022] En se référant à la figure 3, lors d'un fonctionnement du moteur 3 à très forte charge, l'air passant par le compresseur basse pression 106 débouche dans le premier canal 130 comme indiqué par la flèche 115, et comme la valve compresseur 111 est dans une position ouverte, l'air poursuit sa progression à travers ladite valve 1 1 1 pour ensuite être acheminé vers le moteur 3 comme indiqué par la flèche 120. [0023] La particularité d'un système de propulsion 100 selon l'invention réside dans le fait que l'air circulant dans le deuxième canal 109 se situe à contre flux de celui circulant dans le premier canal 130. Pour obtenir un tel effet de contre flux, le premier canal 130 et le deuxième canal 109 sont disposés l'un par rapport à l'autre de façon à former un coude permettant auxdits deux canaux 109, 130 de faire entre eux un angle nul, plus ou moins une valeur seuil. En effet, le phénomène de contre flux est maximisé lorsque les deux canaux 109, 130 sont parallèles, mais il est également effectif lorsque lesdits deux canaux 109, 130 font entre eux un angle seuil maximal. Avantageusement, cet angle seuil maximal est de 45°, et de façon préférentielle il est de 30°. Pour obtenir une telle disposition du premier canal 130 par rapport au deuxième canal 109, le compresseur haute pression 108 est placé derrière le compresseur basse pression 106 par rapport à la valve 111, de sorte qu'il est plus éloigné de ladite valve compresseur 111 que ledit compresseur basse pression 106. Cette configuration entraine que le premier canal 130 soit plus court que le deuxième canal 109. Avantageusement, le troisième canal 131 s'étend parallèlement au premier canal 130. [0024] L'agencement des différents canaux 130, 109, 131, du compresseur basse pression 106, de la valve compresseur 111 et du compresseur haute pression 108, est réalisé de façon à minimiser l'encombrement de l'ensemble constitué par ces différents éléments, car les espaces disponibles sous un capot de véhicule sont très restreints. 6