FR2723982A1

FR2723982A1 - Moteur a combustion interne suralimente avec possibilite d'entrainement mecanique a haut regime d'un turbocompresseur a gaz d'echappement

Info

Publication number: FR2723982A1
Application number: FR9509949A
Authority: FR
Inventors: Hermann Hiereth; Harald Dauble; Klaus Jurgen Marquardt; Michael Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1996-03-01
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: US5729978A; GB2292774A; ITRM950511A0; FR2723982B1; GB9515428D0; ITRM950511A1; DE4429855C1; IT1277872B1; GB2292774B

Abstract

Un arbre de turbocompresseur, portant une turbine à gaz d'échappement et un compresseur d'air d'alimentation, peut être entraîné mécaniquement à plus grande vitesse par un multiplicateur et à l'aide d'un coupleur hydrodynamique réglable. Le coupleur hydrodynamique (6), placé entre le vilebrequin (3) du moteur à combustion interne (1) et l'arbre de turbocompresseur (9), peut être court-circuité (ponté) par un coupleur (11) manoeuvrable par voie mécanique ou électromécanique et disposé entre le multiplicateur de vitesse (7) et le vilebrequin (3). Il s'agit notamment d'un coupleur centrifuge. On peut obtenir ainsi un meilleur relèvement du couple au bas régime du moteur. Applicable à la construction automobile.

Description

L'invention concerne un moteur à combustion in-

terne suralimenté avec un turbocompresseur à gaz d'échap-

pement, qui comprend une turbine à gaz d'échappement et un compresseur d'air d'alimentation, la turbine et le compresseur étant reliés à un arbre de turbocompresseur, avec disposition, entre cet arbre et le vilebrequin du

moteur à combustion interne, d'un dispositif de transmis-

sion de puissance permettant d'entraîner le turbocompres-

seur mécaniquement à grande vitesse et comprenant au

moins un multiplicateur de vitesse et, entre le vilebre-

quin et l'arbre de turbocompresseur, un coupleur hydrody-

namique réglable pour la transmission du couple.

Par le document DE 32 42 006 Ai, on connaît déjà un moteur à combustion interne suralimenté du type

générique qui vient d'être indiqué, comportant un turbo-

compresseur à gaz d'échappement et avec refroidissement de l'air d'alimentation précomprimé et un dispositif pour transmettre la puissance depuis le vilebrequin du moteur à combustion interne au turbocompresseur. Ce dispositif

sert à permettre l'entraînement mécanique à grande vi-

tesse du turbocompresseur et comprend un engrenage plus un coupleur hydrodynamique réglable installé sur l'arbre

de turbocompresseur en aval d'un dispositif d'entraîne-

ment à haut régime ou multiplicateur de vitesse. Ce dis-

positif permet de transférer une puissance excédentaire

de la turbine à gaz d'échappement au vilebrequin du mo-

teur. Dans le but d'optimiser le comportement en service

du turbocompresseur, on utilise des tuyères d'accéléra-

tion dans le conduit de gaz d'échappement et des aubes

directrices d'admission, économisant de la puissance, me-

nant au compresseur.

Pour ce qui concerne l'arrière-plan technique général, on peut se reporter également aux documents US 5 033 269 et GB 2 080 432 A. Les moteurs à combustion interne suralimentés du type générique indiqué ont l'inconvénient qu'aux bas régimes du moteur, on ne peut pas obtenir une vitesse de

rotation assez élevée du turbocompresseur pour une four-

niture d'air d'alimentation suffisante parce que le cou-

pleur hydrodynamique est placé en aval du multiplicateur de vitesse sur l'arbre de turbocompresseur, de sorte

qu'on peut seulement obtenir une caractéristique de mul-

tiplication totale selon laquelle la vitesse de rotation

limite du multiplicateur est atteinte seulement à la vi-

tesse de rotation maximale du moteur.

Il se pose en outre le problème qu'en régime

instable du moteur (par exemple lors d'une vive accéléra-

tion), des temps de manoeuvre très courts du coupleur entre le vilebrequin et le multiplicateur peuvent être nécessaires, lesquels sont irréalisables en raison des

durées de remplissage et de vidage du coupleur hydrodyna-

mique lorsque celui-ci est installé selon l'état actuel de la technique, correspondant au moteur suralimenté du

type générique dont il est question ici.

Le but de l'invention est de réaliser un moteur à combustion interne, du type générique indiqué, par une construction simple et compacte, de manière que l'on puisse obtenir un meilleur relèvement du couple du moteur aux bas régimes de vitesse par l'entraînement mécanique à grande vitesse du turbocompresseur à gaz d'échappement et que, en plus, des temps de manoeuvre nettement plus

courts soient réalisables en régime instable du moteur.

Conformément à l'invention, on obtient ce ré-

sultat par le fait que le coupleur hydrodynamique peut être courtcircuité (ponté) par un coupleur manoeuvrable par voie mécanique ou électromécanique et disposé entre le multiplicateur de vitesse et le vilebrequin du moteur

à combustion interne.

L'un des avantages de l'agencement selon l'in-

vention est qu'un très important rapport de transmission peut être conféré au multiplicateur de vitesse grâce à la disposition du coupleur hydrodynamique entre ce multiplicateur et le vilebrequin du moteur. C'est ainsi que l'on peut obtenir déjà des vitesses de rotation très élevées du compresseur d'air d'alimentation (ou du turbocompresseur) alors que le moteur à combustion interne tourne encore à faible vitesse. Une particularité décisive est que l'on peut éviter une vitesse excessive du multiplicateur, à vitesse plus élevée du moteur, par

le vidage du coupleur hydrodynamique.

Un autre avantage de l'invention est la possi-

bilité de court-circuiter le coupleur hydrodynamique par

un coupleur manoeuvrable par voie mécanique ou électromé-

canique. Il devient ainsi possible d'obtenir des temps de manoeuvre beaucoup plus courts que les temps de manoeuvre

minimaux rendus nécessaires par le remplissage et le vi-

dage du coupleur hydrodynamique. Ceci est avantageux sur-

tout lors d'une accélération rapide du moteur.

D'autres caractéristiques de l'invention pré-

voient que le coupleur hydrodymanique est disposé, vu à partir du vilebrequin, en aval d'une boîte de vitesses

reliée au vilebrequin et présentant au moins deux rap-

ports, et en amont du multiplicateur de vitesse, et que les vitesses de cette boîte à deux rapports étagés sont choisies de manière que, en lère, on puisse déjà obtenir une vitesse voisine de la vitesse de rotation limite du

multiplicateur et du turbocompresseur à une faible vi-

tesse de rotation du moteur à combustion interne et que, en 2ème, on obtienne la vitesse de rotation limite du

multiplicateur et du turbocompresseur à la vitesse de ro-

tation maximale du moteur à combustion interne.

Ainsi, au moyen d'une boîte de vitesses accor-

dée à 2 combinaisons, le rapport des combinaisons peut être choisi de manière qu'à la première vitesse, on puisse déjà obtenir une très haute vitesse de rotation du

turbocompresseur et par suite une pression de suralimen-

tation relativement élevée aux bas régimes du moteur à combustion interne, sans dépasser la vitesse limite du multiplicateur. De plus, une première vitesse ainsi

conçue de la boîte, permet d'optimiser la vitesse du tur-

bocompresseur, à mesure que la vitesse du moteur s'élève, par le vidage du coupleur hydrodynamique, jusqu'à la marche libre ou autonome du turbocompresseur. Le rapport

pour la deuxième vitesse est choisi de manière que la vi-

tesse limite du turbocompresseur et du multiplicateur soit seulement atteinte à la vitesse maximale du moteur,

laquelle est supérieure à la vitesse nominale.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention,

la turbine à gaz d'échappement et le compresseur sont re-

liés par un coupleur manoeuvrable disposé sur l'arbre de turbocompresseur entre le multiplicateur et la turbine, ce coupleur est de type centrifuge et le multiplicateur de vitesse pour l'arbre de turbocompresseur possède une roue libre en vue du désaccouplement de l'entraînement mécanique. Un mode de réalisation de l'invention selon ces

caractéristiques, permet de désaccoupler d'abord la tur-

bine à gaz d'échappement du compresseur d'air d'alimenta-

tion, à faible vitesse du moteur à combustion interne, de

sorte que le multiplicateur mécanique doit entraîner uni-

quement le compresseur et qu'il n'est pas nécessaire de

vaincre en plus le moment d'inertie massique de la tur-

bine. A vitesse plus élevée du moteur, la turbine est ac-

célérée par le flux de gaz d'échappement et, à une vi-

tesse de rotation préfixée, accouplée à l'arbre de turbo-

compresseur par le coupleur manoeuvrable (de type centri-

fuge par exemple).

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront plus clairement de la description

qui va suivre de trois exemples de réalisation non limi-

tatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 est une représentation de prin-

cipe d'un moteur à combustion interne suralimenté selon l'invention, offrant la possibilité d'un entraînement mécanique à grande vitesse d'un turbocompresseur, avec disposition entre le vilebrequin du moteur et le turbocompresseur d'une boîte de vitesses manoeuvrable à deux rapports étagés, d'un coupleur hydrodynamique pouvant être court-circuité mécaniquement et d'un multiplicateur de vitesse;

- la figure 2 est une représentation de prin-

cipe analogue à la figure 1 d'un deuxième exemple de réa-

lisation de l'invention, comprenant un coupleur centri-

fuge disposé sur l'arbre de turbocompresseur entre le

multiplicateur de vitesse et la turbine du turbocompres-

seur;

- la figure 3 est une représentation de prin-

cipe analogue à la figure 1 d'un troisième exemple de réalisation, comprenant un multiplicateur de vitesse

pourvu d'une roue libre enclenchable et déclenchable dis-

posée sur l'arbre de turbocompresseur, mais sans la boîte à deux rapports étagés; et - la figure 4 est un diagramme représentant, en fonction de la vitesses de rotation du moteur et de la vitesse engagée de la boîte à deux rapports, le degré de remplissage du coupleur hydrodynamique et la vitesse de

rotation coordonnée du turbocompresseur.

Les figures 1 et 2 sont une représentation de principe d'un moteur à combustion interne 1 suralimenté,

à compression d'air, offrant la possibilité d'un entraî-

nement mécanique à grande vitesse d'un turbocompresseur 2 à gaz d'échappement. Entre le vilebrequin 3 du moteur 1 et le turbocompresseur 2, on a prévu un dispositif 4 de

transmission de puissance comprenant une boîte de vi-

tesses 5 manoeuvrable à deux rapports étagés, un coupleur hydrodynamique 6 réglable et pouvant être court-circuité

mécaniquement, ainsi qu'un multiplicateur de vitesse 7.

Le turbocompresseur 2 comprend une turbine à

gaz d'échappement 8 qui est reliée par un arbre de turbo-

compresseur 9 à un compresseur d'air d'alimentation 10.

Le coupleur hydrodynamique 6 peut être court-circuité ou ponté par un coupleur mécanique 11 manoeuvrable

(embrayable et débrayable), ce qui permet également d'ob-

tenir des manoeuvres de très courte durée, par exemple lors d'une accélération rapide du moteur. Le coupleur hy- drodynamique 6 et le coupleur mécanique 11 forment une unité de couplage K placée entre le multiplicateur 7 et

le vilebrequin 3 du moteur 1.

L'unité de couplage K est construite de manière

que le coupleur mécanique manoeuvrable 11 puisse accou-

pler ensemble, indépendamment du degré de remplissage du coupleur hydrodynamique 6 et en très peu de temps (environ 0,2 - 0,4 seconde), un arbre de sortie 5b de la

boite de vitesses 5 et un arbre d'entraînement 7a du mul-

tiplicateur de vitesse 7. Quand le coupleur hydrodyna-

mique 6 est vidé et le coupleur mécanique 11 est embrayé, la liaison entre l'entraînement et le multiplicateur 7

peut être rompue très rapidement par le débrayage du cou-

pleur mécanique 11. Selon un mode de construction préféré de l'unité de couplage K, le coupleur mécanique 11 est

placé à l'intérieur du coupleur hydrodynamique 6.

Lorsqu'on l'observe à partir du vilebrequin 3,

la boîte de vitesses 5 manoeuvrable, à deux rapports éta-

gés, est placée en amont de l'unité de couplage K, se trouvant elle- même en amont du multiplicateur de vitesse 7. Les combinaisons de la boîte 5 à deux rapports sont accordées de manière qu'avec la lère de la boîte 5, alors que le moteur 1 tourne encore à faible vitesse, on puisse déjà obtenir une vitesse de rotation naLi (voir la

figure 4) du turbocompresseur 2 qui est proche de la vi-

tesse limite ng du multiplicateur 7, si bien que le tur-

bocompresseur 2 fournit déjà une pression d'air d'alimen-

tation relativement élevée à une vitesse de rotation n relativement faible du moteur. La 2ème vitesse g2 de la boîte est choisie de manière que la vitesse limite ng du multiplicateur 7 et du turbocompresseur 2 soit seulement atteinte à la vitesse maximale nmax du moteur. Le rapport de transmission du multiplicateur 7 est compris dans une

plage de 10:1 à 20:1 et est de préférence d'environ 15:1.

Selon la figure 2, la turbine à gaz d'échappe- ment 8 et le compresseur 10 de l'air d'alimentation sont reliés par un coupleur manoeuvrable 12 (par exemple un

coupleur centrifuge) installé sur l'arbre de turbocom-

presseur 9 entre le multiplicateur 7 et la turbine 8.

Dans ce mode de réalisation, l'arbre 9 est composé d'un arbre de compresseur 9a et d'un arbre de turbine 9b qui peuvent être accouplés ensemble par le coupleur 12. Entre le vilebrequin 3 et l'arbre d'entrée 5a de la boite de

vitesses 5, se trouve une transmission à courroie 13 com-

prenant une poulie à courroie 13a du côté du vilebrequin, une poulie à courroie 13b du côté de l'arbre d'entrée et

une courroie trapézoïdale 13c. Le rapport de la transmis-

sion à courroie 13 entre le vilebrequin 3 et l'arbre

d'entrée 5a est d'environ 2:1 à environ 4:1.

Dans le mode de réalisation selon la figure 2,

lors de la montée en vitesse du moteur, alors que le com-

presseur 10 est entraîné mécaniquement et le coupleur 12 est débrayé, la turbine 8 est mue seulement par le flux de gaz d'échappement du moteur 1. A mesure que la vitesse n du moteur s'élève, la turbine à gaz d'échappement 8 rattrape puis dépasse l'entraînement mécanique et, à une vitesse préfixée de l'arbre de turbine 9b, le coupleur 12 accouple cet arbre à l'arbre de compresseur 9a formant

l'autre partie de l'arbre de turbocompresseur 9.

La figure 3 montre un exemple dans lequel le

multiplicateur 7 pour l'arbre de turbocompresseur 9 pos-

sède une roue libre 14 destinée au désaccouplement de

l'entraînement mécanique et coordonnée au pignon 15 -

calé sur l'arbre de turbocompresseur 9 - du multiplica-

teur de vitesse 7. Cet exemple utilise les mêmes références que celles employées pour des composants identiques selon les figures 1 et 2. La roue libre augmente la dynamique du turbocompresseur 2 lorsque son entraînement n'est pas assisté mécaniquement puisque les masses du multiplicateur 7 et du coupleur hydrodynamique 6 ne sont alors pas à accélérer en plus par le turbocompresseur 2. Un abaissement de la vitesse de rotation du turbocompresseur 2 n'est pas possible dans ce mode de réalisation, raison pour laquelle la boîte de vitesses est supprimée dans ce cas. Un fonctionnement en mode turbo-compound n'est pas possible avec cette variante. On expliquera ci-après la finalité et le mode de fonctionnement de l'objet de l'invention en référence

au diagramme montré par la figure 4, dans lequel est re-

présentée la relation qualitative entre la vitesse de ro-

tation n du moteur, le rapport de transmission total i

suivant la vitesse g engagée de la boîte 5 à deux rap-

ports, le degré de remplissage instantané f du coupleur hydraulique 6 et la vitesse de rotation na coordonnée du

turbocompresseur 2. Lorsque cette description se réfère à

différents composants, elle utilise les mêmes références que celles employées dans les figures 1 à 3. Le diagramme de la figure 4 représente, chaque fois qualitativement, la vitesse n du moteur en abscisses et la vitesse na du turbocompresseur 2, de même que le degré de remplissage f

du coupleur hydrodynamique 6, en ordonnées.

La vitesse engagée g (gl, g2) de la boîte 5 est indiquée en trait plein dans le diagramme, le degré de remplissage f du coupleur hydrodynamique 6 par une ligne

discontinue, les vitesses na, naLC, nas et naA du turbo-

compresseur 2 par des traits alternant chaque fois avec

un point, la zone du mode de fonctionnement turbo-com-

pound est hachurée et marquée TCB et la vitesse limite ng du multiplicateur 7 est indiquée par des traits alternant

chaque fois avec deux points.

Les valeurs il et i2 se réfèrent aux rapports

totaux i concernés (il, i2) pour le dispositif de trans-

mission de puissance 4, c'est-à-dire au rapport de trans-

mission total i à partir du vilebrequin 3 jusqu'à l'arbre de turbocompresseur 9 suivant la vitesse gl ou g2 engagée

de la boîte 5. L'adaptation de vitesse du turbocompres-

seur 2 ou le passage à l'entraînement de celui-ci par les gaz d'échappement, est assuré par un vidage régulier

(courbe de vidage E) du coupleur hydrodynamique 6.

Lorsque le turbocompresseur 2 tourne librement,

c'est-à-dire lorsqu'il est entraîné seulement par l'éner-

gie des gaz d'échappement du moteur, son accélération à la montée en vitesse rapide du moteur s'effectue avec du

retard, notamment en raison des masses tournantes à accé-

lérer. Pendant la suralimentation assistée (mécaniquement), le turbocompresseur 2 (vitesse nLU) est relié au moteur, au régime de basse vitesse du moteur et

pendant la montée en vitesse de celui-ci, par l'accouple-

ment mécanique réalisé par l'intermédiaire de la lère vi-

tesse gl de la boîte 1, de l'unité de couplage K (le cou-

pleur hydrodynamique 6 est rempli et le coupleur méca-

nique 11 est embrayé), ainsi que du multiplicateur de vi-

tesse 7, de sorte qu'il est en mesure d'établir la pres-

sion d'alimentation nécessaire à l'accélération du mo-

teur. Peu avant que le turbocompresseur 2 n'atteigne la

vitesse limite ng, il est séparé du moteur par le dé-

brayage du coupleur mécanique 11 et le vidage progressif

du coupleur hydrodynamique 6.

Le vidage (courbe de vidage E) commence à une

vitesse nE préfixée du moteur et est terminé à une vi-

tesse préfixée nM du moteur (nE < nM, nM correspondant environ à 10001200 tr/min). A la vitesse de moteur nM, la 2ème vitesse g2 (i2 - 50) est engagée à la place de la lère alors que le coupleur hydrodynamique 6 est vidé et

le coupleur mécanique 11 est débrayé.

Tant que le coupleur hydrodynamique 6 est vide

et le coupleur mécanique 11 est débrayé, le turbocompres-

seur tourne ensuite à la vitesse naA déterminée par

l'énergie des gaz d'échappement. Quand le coupleur hydro-

dynamique 6 est rempli complètement ou partiellement, la vitesse na du turbocompresseur 2 dépend naturellement aussi de la charge sur laquelle agit le multiplicateur de

vitesse 7.

Dans le but d'assurer un passage en douceur de l'entraînement mécanique (ou hydraulique-mécanique) du turbocompresseur 2 à son entraînement par les gaz

d'échappement, le turbocompresseur et le rapport des vi-

tesses gl et g2 doivent être accordés en conséquence. La

transition en douceur est favorisée par le moment d'iner-

tie massique des parties tournantes en aval du coupleur

hydrodynamique 6.

Si l'énergie des masses tournantes ne suffit

pas à maintenir le turbocompresseur 2 à la vitesse re-

quise, il peut être accéléré une nouvelle fois par un em-

brayage de courte durée du coupleur mécanique 11. Cette

remarque est valable aussi pour les manoeuvres consécu-

tives, même si, lors de ces manoeuvres, la vitesse de ro-

tation préfixée par le rapport d'entraînement du turbo-

compresseur 2 (figure 1) ou du compresseur 10 (figure 2) est dépassée, bien que cela n'implique chaque fois qu'un

court entraînement avec patinage par le coupleur 11.

Dans le cas du fonctionnement normal (régime de marche principal), le moteur 1 fonctionne de préférence avec engagement de la 2ème vitesse g2 de la boîte 5 et entraînement du turbocompresseur 2 par les seuls gaz

d'échappement. Ainsi, au régime de vitesse moyenne à éle-

vée du moteur, la vitesse na du turbocompresseur peut

être adaptée aux besoins du moteur, dans tout le dia-

gramme caractéristique du moteur, par la seconde vitesse g2 de la boîte 5 et le remplissage partiel du coupleur il hydrodynamique 6, alors que le coupleur mécanique 11 est débrayé.

Par le remplissage partiel, la vitesse du com-

presseur et par suite l'apport d'air au moteur (en l'oc-

currence un moteur à combustion interne à compression d'air) sont ajustés pour obtenir le rapport air/carburant A (X >> 1) optimal pour le moteur en vue d'un rendement

de puissance optimal avec la meilleure consommation pos-

sible. Dans cette plage de fonctionnement, l'énergie ex-

cédentaire de la turbine est délivrée comme énergie méca-

nique au moteur par l'intermédiaire du dispositif de transmission de puissance 4. Dans le régime de poussée du moteur, en raison de la plus faible énergie des gaz

d'échappement, on obtient également une plus faible vi-

tesse de rotation naS du turbocompresseur 2.

Dans le régime frein moteur, la 2ème vitesse g2

de la boîte étant engagée (i2 - 50) et la vitesse du mo-

teur étant habituellement élevée, le coupleur hydrodyna-

mique 6 doit être rempli (courbes de remplissage B1, B2)

à l'actionnement du volet de frein et/ou du frein de ser-

vice, la puissance de freinage du moteur pouvant être dé-

terminée aussi par le biais du degré de remplissage f du coupleur hydrodynamique 6. En raison de la puissance de

compresseur absorbée et du coefficient élevé de remplis-

sage du moteur, on peut obtenir une très haute puissance

de freinage, dépassant la puissance nominale du moteur.

La haute puissance de freinage du moteur réalisable dans le régime frein moteur par le remplissage régulier du coupleur hydrodynamique 6, résulte d'une part du fait que toute la puissance du compresseur est utilisable comme puissance de freinage et d'autre part parce que le moteur est alimenté avec le débit d'air maximal, pouvant être

transformé au moyen du volet de frein et/ou d'un disposi-

tif de décompression (d'une soupape de décompression par exemple) en une haute puissance de freinage du moteur. Le rapport total i2 avec la 2ème vitesse g2 de la boîte 5

est choisi de manière que la vitesse limite ng du turbo-

compresseur 2 et du multiplicateur 7 soit seulement at-

teinte à la vitesse maximale du moteur, laquelle est le plus souvent nettement supérieure à la vitesse nominale nN. Une caractéristique de l'invention prévoit que, afin d'obtenir un important effet de freinage par le moteur

alors que celui-ci tourne à grande vitesse, le turbocom-

presseur est relié au vilebrequin à la 2ème vitesse de la boîte et le remplissage du coupleur hydrodynamique est réglable en fonction d'une puissance de freinage désirée,

assurée par le moteur.

Un régime frein moteur est bien entendu pos-

sible aussi avec la première vitesse gl. Lorsque celle-ci est engagée, la vitesse na du turbocompresseur 2 peut

* être régulée jusqu'à la vitesse limite ng du turbocom-

presseur et du multiplicateur 7; naturellement, avec le choix décrit précédemment pour i2 et g2, on ne peut pas atteindre dans ce cas la vitesse maximale du moteur pour

le freinage.

L'agencement selon l'invention permet en outre un mode de fonctionnement turbo-compound du fait qu'une introduction de la puissance excédentaire de la turbine à gaz d'échappement 8 du turbocompresseur 2 est opérée par un "freinage" de ce turbocompresseur à la 2ème vitesse g2

de la boîte 5 (zone hachurée dans le diagramme).

Afin de limiter la vitesse na du turbocompres-

seur 2 et en vue de l'injection de la puissance de tur-

bine non nécessaire dans le moteur ou pour l'entraînement mécanique du compresseur 10 dans le régime frein moteur, le degré de remplissage f et par suite le glissement du coupleur hydrodynamique 6 - alimenté par le circuit d'huile du moteur - sont variables de façon continue en

conformité avec des stratégies de manoeuvre appropriées.

L'invention permet en outre une régulation du rapport air/carburant k. Comme la puissance de turbine

est le plus souvent trop élevée au régime de vitesse su-

périeure à pleine charge, il s'établit des valeurs de X et des rapports de pression inutilement élevés. Par un freinage régulier du turbocompresseur 2 (vitesse nax-cpt), l'air d'alimentation apporté est ajustable à des valeurs de k optimales pour le moteur et la puissance de turbine

excédentaire peut être cédée au vilebrequin 3. Une carac-

téristique de l'invention prévoit que, à des fins de ré-

gulation du rapport air/carburant k du moteur à combus-

tion interne 1, le turbocompresseur 2 peut être freiné au moins jusqu'à ce que soit atteinte une valeur préfixée

pour k par un re-remplissage réglé du coupleur hydrau-

lique 6, avec possibilité de transmission au vilebrequin 3 de la puissance excédentaire de la turbine à gaz

d'échappement 8.

Selon un autre mode de réalisation de l'inven-

tion, il est possible aussi, pour court-circuiter le cou-

pleur hydrodynamique, d'employer un coupleur électroméca-

nique à la place du coupleur mécanique.

De plus, la transmission à courroie dont il est

question dans les exemples de réalisation, peut être rem-

placée par un entraînement à roues d'engrenage avec une compensation adéquate du décalage axial. Le rapport d'un tel entraînement à roues d'engrenage entre le vilebrequin du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses peut être d'environ 2:1 à 4:1, comme pour la transmission

à courroie.

Il va de soi que l'invention est applicable

aussi, de façon analogue, à des moteurs à combustion in-

terne avec compression du mélange.

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à combustion interne suralimenté avec un turbocompresseur à gaz d'échappement, qui comprend une turbine à gaz d'échappement et un compresseur d'air d'alimentation, la turbine et le compresseur étant reliés à un arbre de turbocompresseur, avec disposition, entre

cet arbre et le vilebrequin du moteur à combustion in-

terne, d'un dispositif de transmission de puissance per-

mettant d'entraîner le turbocompresseur mécaniquement à grande vitesse et comprenant au moins un multiplicateur

de vitesse et, entre le vilebrequin et l'arbre de turbo-

compresseur, un coupleur hydrodynamique réglable pour la transmission du couple, caractérisé en ce que le coupleur hydrodynamique (6) peut être court-circuité (ponté) par

un coupleur (11) manoeuvrable par voie mécanique ou élec-

tromécanique et disposé entre le multiplicateur de vi-

tesse (7) et le vilebrequin (3) du moteur à combustion

interne (1).

2. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur

hydrodymanique (6) est disposé, vu à partir du vilebre-

quin (3), en aval d'une boîte de vitesses (5) reliée au vilebrequin (3) et présentant au moins deux rapports, et

en amont du multiplicateur de vitesse (7).

3. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les vitesses de la boîte (5) à deux rapports étagés sont choisies de manière que, en lère, on puisse déjà obtenir une vitesse voisine de la vitesse de rotation limite du multiplicateur de vitesse (7) et du turbocompresseur (2) à une faible vitesse de rotation du moteur à combustion interne (1) et que, en 2ème, on obtienne la vitesse de rotation limite du multiplicateur (7) et du turbocompresseur (2) à la vitesse de rotation maximale du

moteur à combustion interne (1).

4. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon la revendication 3, caractérisé en ce que le multi-

plicateur de vitesse (7) présente un rapport de transmis-

sion dans le domaine de 10:1 à 20:1.

5. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que

la turbine à gaz d'échappement (8) et le compresseur d'air d'alimentation (10) sont reliés par un coupleur manoeuvrable (12) installé sur l'arbre de turbocompresseur (9) entre le multiplicateur de vitesse

(7) et la turbine à gaz d'échappement (8).

6. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon la revendication 5, caractérisé en ce que le coupleur

manoeuvrable (12) est un coupleur centrifuge.

7. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que

le multiplicateur de vitesse (7) pour l'arbre de turbo-

compresseur (9) possède une roue libre (14) en vue du

désaccouplement de l'entraînement mécanique.

8. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

qu'une transmission à courroie (13) ou un entraînement à roues d'engrenage est placé entre la boîte de vitesses

(5) et le vilebrequin (3).

9. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que,

à des fins de régulation du rapport air/carburant k du moteur à combustion interne (1), le turbocompresseur (2) peut être freiné au moins jusqu'à ce que soit atteinte une valeur préfixée pour k par un re-remplissage réglé du coupleur hydraulique (6), avec possibilité de transmission au vilebrequin (3) de la puissance

excédentaire de la turbine à gaz d'échappement (8).

10. Moteur à combustion interne suralimenté se-

lon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que,

afin d'obtenir un important effet de freinage par le moteur alors que celui-ci tourne à grande vitesse, le turbocompresseur (2) est relié au vilebrequin (3) à la 2ème vitesse (g92) de la boîte de vitesses (5) et le remplissage du coupleur hydrodynamique (6) est réglable en fonction d'une puissance de freinage désirée, assurée par le moteur.