Dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif et moteur alternatif comportant un tel dispositif.
La présente invention concerne un dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps, ainsi qu'un moteur alternatif équipé d'un tel dispositif d'accélération du groupe de turbocompression.
L'invention concerne également des procédés d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps.
Les moteurs diesel à quatre temps turbocompressés, comme par exemple ceux décrits dans les demandes de brevet en France n° 03 03 728 et 05 01 156 au nom du Demandeur, sont caractérisés par un groupe de turbocompression haute pression adapté pour une vitesse de rotation inférieure à leur vitesse minimale d'utilisation dans le but de recycler un débit de gaz brûlés dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. Le régime d'adaptation du groupe de turbocompression est la vitesse de rotation du moteur où la pression des gaz en amont de la turbine du groupe de turbocompression croise la pression de l'air en aval du compresseur de ce groupe de turbocompression.
Les groupes de turbocompression connus jusqu'à présent sont mais adaptés aux moteurs des véhicules automobiles de petite cylindrée comme, par exemple de l'ordre de 1500 cm3. En effet, la miniaturisation des groupes de turbocompression trouve ses limites pour un diamètre du rotor voisin de 30 mm. Pour une telle dimension, aucune géométrie variable n'est envisageable sans compromettre gravement les rendements isentropiques de compression et de détente.
Le surdimensionnement des groupes de turbocompression haute pression est particulièrement pénalisant pour les moteurs équipés d'un filtre à particules surtout lorsqu'il est disposé en amont de la turbine dudit groupe de turbocompression. En effet, dans ce cas, la turbine haute pression ne bénéficie pas des ondes de pression pour s'accélérer à partir du régime de ralenti du
moteur. De plus, aucun débit de gaz ne peut être recyclé à l'admission du moteur à très bas régime pour limiter les émissions d'oxyde d'azote NOX et maintenir la température du catalyseur du filtre à particules.
Les constructeurs automobiles ont, pour améliorer l'accélération du groupe de turbocompression aux bas régimes du moteur, sous dimensionné la turbine de ce groupe de turbocompression et associé cette turbine à une vanne de décharge ou à un distributeur à section variable. Mais, le sous dimensionnement de la turbine est limité par la puissance maximale du moteur.
Les constructeurs de groupes de turbocompression ont, par ailleurs, proposé un entraînement électrique ou hydraulique du turbocompresseur aux bas régimes de fonctionnement du moteur. Mais, cette solution onéreuse n'est pas assez puissante pour les forts taux de suralimentation.
Le procédé décrit dans la demande de brevet en France n° 03 03 728 également au nom du Demandeur permet de résoudre ce problème pour les moteurs ayant une cylindrée supérieure à 1900 cm3.
La présente invention a pour but de résoudre ce problème en proposant un dispositif capable de générer un débit de gaz brûlés recyclés aux régimes inférieurs au régime d'adaptation et d'accélérer le groupe de turbocompression haute pression sans faire pomper le compresseur de ce groupe pour lesdits régimes.
L'invention a donc pour objet un dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps et comprenant au moins un cylindre muni d'au moins une soupape d'admission reliée à un collecteur d'admission et d'au moins une soupape d'échappement reliée à un collecteur d'échappement, ledit groupe de turbocompression comprenant au moins un turbocompresseur comportant un compresseur d'air alimentant le collecteur d'admission et une turbine radiale alimentée par le collecteur d'échappement et entraînant le compresseur, caractérisé en ce qu'il comporte un éjecteur aérodynamique prélevant un flux propulseur sur les gaz d'échappement du moteur et un flux entraîné sur l'air délivré par le compresseur et formant un flux mélangé qui alimente la turbine du groupe de turbocompression.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- l'éjecteur comporte un mélangeur formé par la volute d'alimentation de la turbine prolongé vers l'amont par rapport au sens de circulation du flux mélangé, par une portion sensiblement rectiligne de longueur suffisante pour homogénéiser le mélange entre le flux propulseur et le flux entraîné,
- la portion sensiblement rectiligne du mélangeur se prolonge vers l'amont par une portion coaxiale sensiblement conique d'angle au sommet compris entre 20 et 40° communiquant avec le collecteur d'échappement, - l'éjecteur comporte un tube cylindrique dont la paroi extérieure est munie, à l'une de ses extrémités, d'une portion conique destinée à coopérer avec la portion conique du mélangeur, ledit tube étant déplaçable coaxialement audit mélangeur pour que les portions coniques forment une tuyère convergente annulaire de section variable d'accélération du flux propulseur, - le tube cylindrique est monté coulissant de façon étanche dans un guide aménagé dans la paroi du collecteur d'échappement et communique avec la sortie du compresseur par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour interdisant l'écoulement des gaz brûlés du collecteur d'échappement vers le compresseur, - la section de la tuyère varie entre la section d'entrée de la volute de la turbine et le tiers de ladite section d'entrée,
- le tube cylindrique est solidaire, à son extrémité opposée à celle munie de la portion conique, d'un piston de commande monté coulissant dans un cylindre déterminant d'un côté du piston, une première chambre soumise à la pression de l'air délivré par le compresseur et, de l'autre côté de ce piston de commande, une seconde chambre comportant un ressort agissant sur ledit piston, ladite pression de l'air délivrée par le compresseur tendant à ouvrir la tuyère de Péjecteur et la force du ressort tendant à fermer cette tuyère, et
- la seconde chambre communique avec une pompe à vide pour modifier ou neutraliser la force du ressort,
- le groupe de turbocompression comprend un second turbocompresseur comportant une turbine communiquant en permanence avec le
collecteur d'échappement et un compresseur communiquant en permanence avec le collecteur d'admission et le compresseur communique avec le collecteur d'admission par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour.
L'invention a également pour objet un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps et comprenant un groupe de turbocompression, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'accélération du groupe de turbocompression aux bas régimes du moteur, tel que précédemment mentionné.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps et comprenant un dispositif d'accélération dudit groupe de turbocompression tel que précédemment mentionné, caractérisé en ce qu'il consiste à fermer la tuyère de l'éjecteur aérodynamique.
L'invention a également pour objet un procédé d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif fonctionnant selon un cycle à quatre temps et comprenant un dispositif d'accélération du groupe de turbocompression tel que précédemment mentionné, et un conduit de recyclage des gaz brûlés, caractérisé en ce qu'il consiste à obstruer ledit conduit de recyclage, la section de la tuyère de l'éjecteur étant fixe. L'invention a encore pour objet un procédé d'accélération d'un groupe de turbocompression aux bas régimes d'un moteur alternatif, ledit groupe comprenant deux turbocompresseurs, caractérisé en ce qu'il consiste :
- entre le régime de ralenti et un régime N1 où la pression d'admission P2 atteint la valeur désirée fonction du débit de carburant brûlé, à maintenir la soupape de décharge, le clapet anti-retour et la tuyère fermés de telle sorte que le moteur est alimenté en air par le seul compresseur du turbocompresseur entraîné par la turbine de ce turbocompresseur qui reçoit la totalité des gaz brûlés dans le moteur, et
- entre ce régime N1 et un régime Nt où la pression de refoulement du compresseur du turbocompresseur atteint la pression d'admission
P2, à maintenir cette pression d'admission P2 à sa valeur de consigne par l'ouverture progressive de la tuyère, la soupape de décharge et le clapet anti-
retour restant fermés de telle sorte que le moteur est alimenté en air par le seul compresseur du turbocompresseur entraîné par la turbine qui ne reçoit qu'une fraction des gaz brûlés dans le moteur dont le complément alimente la turbine par l'éjecteur aérodynamique qui entraîne le compresseur débitant exclusivement dans la turbine par l'intermédiaire dudit éjecteur aérodynamique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est un schéma d'un cylindre d'un moteur alternatif équipé d'un dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression à un turbocompresseur,
- la Figure 2 est un schéma d'une variante d'un cylindre d'un matériau alternatif équipé d'un dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression à un turbocompresseur, - la Figure 3 est un schéma d'un cylindre d'un moteur alternatif équipé d'un groupe de turbocompression à deux turbocompresseurs selon l'état de la technique, et
- la Figure 4 est un schéma d'un cylindre d'un moteur alternatif équipé d'un groupe de turbocompression à deux turbocompresseurs et équipé d'un dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression à deux turbocompresseurs.
Sur les figures, on a représenté schématiquement un moteur 1 qui comporte au moins un cylindre 1a muni d'au moins une soupape d'admission 2 reliée à un collecteur d'admission 3 et d'au moins une soupape d'échappement 4 reliée à un collecteur d'échappement 5. Ce moteur 1 fonctionne selon un cycle à quatre temps, de préférence sans croisement des soupapes 2 et 4, pour empêcher une communication directe entre le collecteur d'admission 3 et le collecteur d'échappement 5.
Sur la Figure 1 , le moteur 1 est suralimenté par un groupe de turbocompression comprenant un turbocompresseur désigné dans son ensemble par la référence 10 et comportant un compresseur d'air 11 alimentant le collecteur d'admission 3 et une turbine radiale 12 alimentée par le collecteur
d'échappement 5 et entraînant le compresseur 11 par des moyens mécaniques schématisés sur la figure par le trait mixte 13. Le moteur 1 est également équipé d'un conduit 6 de recyclage des gaz brûlés, également appelé conduit EGR, et muni d'une vanne de réglage 7, couramment appelée vanne EGR. Le moteur 1 est équipé d'un dispositif d'accélération du groupe de turbocompression aux bas régimes de ce moteur et qui comporte un éjecteur aérodynamique désigné dans son ensemble par la référence 20.
D'une manière générale et comme cela sera décrit ultérieurement, l'éjecteur aérodynamique 20 prélève un flux propulseur sur les gaz d'échappement du moteur 1 et un flux entraîné sur l'air délivré par le compresseur 11 et forme un flux mélangé qui alimente la turbine 12 du turbocompresseur 10.
L'éjecteur aérodynamique 20 comporte un mélangeur 21 qui est, dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 , formé par la volute d'alimentation de la turbine 12. Ce mélangeur 21 est prolongé vers l'amont par rapport au sens de circulation du flux mélangé par une portion 22 sensiblement rectiligne qui présente une longueur suffisante pour homogénéiser le mélange entre le flux propulseur et le flux entraîné de l'éjecteur aérodynamique 20. Cette portion 22 sensiblement rectiligne se prolonge par une portion coaxiale 23 sensiblement conique dont l'angle au sommet est par exemple compris entre 20 et 40°. La portion 23 communique avec le collecteur d'échappement 5.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 , l'éjecteur 20 comporte également un tube cylindrique 24 qui forme un conduit interne 25 et dont la paroi extérieure est munie, à l'une de ses extrémités 24a, d'une portion conique 24b destinée à coopérer avec la portion conique 23 du mélangeur 20.
Le tube cylindrique 24 est monté coulissant de façon étanche dans un guide 26 qui présente une section interne de forme conjuguée à la paroi externe de ce tube cylindrique 24. Ce tube cylindrique 24 est déplaçable coaxialement au mélangeur 21 pour que les portions coniques, respectivement 23 et 24b, forment une tuyère 30 convergente annulaire de section variable d'accélération du flux propulseur.
Le tube cylindrique 24 communique avec la sortie du compresseur 11 par un conduit de dérivation 31 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 32 qui interdit l'écoulement des gaz brûlés du collecteur d'échappement 5 vers le compresseur 11. Pour cela, le clapet anti-retour 32 est associé à un ressort 33 dont la force de rappel a tendance à appliquer le clapet 32 contre son siège 32a pour obturer le conduit de dérivation 31.
Le tube cylindrique 24 comporte à son extrémité 24c opposée à celle munie de la portion conique 24b, un piston de commande 35 monté coulissant dans un cylindre 36 déterminant d'un côté de ce piston 35, une première chambre 37 soumise à la pression de l'air délivré par le compresseur 11 par l'intermédiaire du conduit de dérivation 31 et, de l'autre côté de ce piston de commande 35, une seconde chambre 38 comportant un ressort 39 agissant sur le piston 35. La pression de l'air délivré par le compresseur 11 et passant par le conduit de dérivation 31 a tendance à ouvrir le tuyère 30 en déplaçant par l'intermédiaire du piston 35, le tube cylindrique 24 tandis que la force exercée par le ressort 39 sur le piston 35 a tendance à fermer cette tuyère 30.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 , la seconde chambre 38 communique par l'intermédiaire d'une canalisation 40 avec une pompe à vide, non représentée, qui permet, dans certains cas de modifier ou neutraliser la force du ressort 39. La section de la tuyère 30 varie, de préférence, entre la section d'entrée de la volute de la turbine 12 et le tiers de ladite section d'entrée.
Le moteur à quatre temps sans croisement de soupapes est susceptible de générer un débit de gaz brûlés proportionnel à son régime et à la densité des gaz dans le collecteur d'admission 3. La pression des gaz refoulés par le moteur 1 à un régime donné ne dépend que de la section de l'orifice d'échappement en l'occurrence, le distributeur de la turbine 12.
Pour accélérer le compresseur 11 , la turbine 12 doit recevoir un débit de gaz dont la pression totale et/ou la température totale sont supérieures à celle du débit d'air délivré par le compresseur 11. Le débit délivré par le compresseur 11 , égal au débit qui traverse la turbine 12, doit par ailleurs être supérieur au débit de pompage où le fonctionnement est instable. Au régime de
ralenti, le débit aspiré par le moteur 1 est inférieur à ce débit minimal et la pression de refoulement des gaz brûlés est négligeable compte tenu du surdimensionnement de la turbine 12.
Dans le dispositif de l'invention représenté sur la figure 1 , le compresseur 11 débite en parallèle dans le circuit d'admission du moteur 1 et dans le conduit de dérivation 31 qui alimente directement la turbine 12. Ainsi, cette turbine 12 est alimentée simultanément par l'air issu du conduit de dérivation 31 et par les gaz brûlés refoulés par le moteur 1.
Dans le dispositif selon l'invention, le moteur 1 est utilisé comme un générateur de gaz comprimés qui propulse une partie du flux d'air délivré par le compresseur 11 dans la volute d'alimentation de la turbine 12 au moyen de l'éjecteur aérodynamique 20. Les gaz chauds accélérés par la tuyère 30 de cet éjecteur aérodynamique communiquent leur quantité de mouvement à l'air délivré par le conduit de dérivation 31 au moyen de l'éjecteur 20 dont le mélangeur 21 alimente la volute de la turbine 12. La section de la tuyère 30 de l'éjecteur 20 est réglable ce qui permet de contrôler le rapport entre le débit des gaz propulseurs et le débit de gaz de l'air entraîné. La section de la tuyère 30 peut être réglée en fonctionnement entre une valeur minimale qui permet l'accélération du groupe de turbocompression et le débit de recyclage des gaz brûlés souhaité au ralenti et la section normale d'alimentation de la turbine 12 de ce groupe de turbocompression.
Pour le fonctionnement au ralenti, la tuyère 30 est réglée à sa section minimale. La vanne de réglage 7 est ouverte et règle les débits de gaz chauds recyclés pour disposer dans le cylindre 1a de la quantité d'air juste nécessaire pour brûler le débit de carburant d'entretien du ralenti et une température d'admission aussi haute que possible pour limiter le bruit et les imbrûlés de combustion. La richesse est de préférence régulée par le calculateur de contrôle du moteur 1. Dans ces conditions, la pression d'admission dans le collecteur d'admission 3 est voisine de la pression atmosphérique et la pression d'échappement dans le collecteur d'échappement 5 est légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
Pour augmenter la pression d'air délivrée par le groupe de turbocompression sans modifier le régime du ralenti du moteur 1, il suffit de fermer la vanne de réglage 7 sans modifier la section de la tuyère 30. La pression dans le collecteur d'échappement 5 augmente ainsi que la vitesse du jet émis par la tuyère 30 qui entraîne un débit d'air par le conduit de dérivation 31 auquel il transfert sa quantité de mouvement dans le mélangeur 21. La pression totale en amont de la turbine 12 étant supérieure à la pression délivrée par le compresseur 11 , ce dernier s'accélère jusqu'à une vitesse maximale quand la vanne de réglage 7 est fermée. Le moteur 1 ainsi suralimenté à son régime de ralenti, est susceptible de délivrer un couple pour accélérer le véhicule.
Quand le moteur 1 s'accélère pour atteindre le régime d'adaptation, la tuyère 30 de l'éjecteur 20 doit être progressivement ouverte jusqu'à la section normale d'alimentation de la turbine 12 pour limiter la pression des gaz dans le collecteur d'échappement 5. Le pourcentage d'air entraîné vers la turbine 12 décroît alors jusqu'à zéro et le clapet anti-retour 32 se ferme pour interdire un reflux de gaz chauds vers la sortie du compresseur 11. Cette manoeuvre est régulée par le ressort 39 qui est en appui sur une face du piston 35 dont l'autre face est soumise à la pression délivrée par le compresseur 11. Le tarage et la raideur du ressort 39 fixent les niveaux de pression d'air accessible sur ce mode de régulation. Ce mode de régulation peut être modifié ou neutralisé en mettant la chambre 38 qui comporte le ressort 39 en communication avec une pompe à vide par une électrovanne pilotée à trois voies, non représentées. L'ouverture progressive de la tuyère 30 de l'éjecteur 20 peut être accompagnée d'une ouverture partielle de la vanne de réglage 7 afin de maintenir le taux de gaz recyclés à une valeur souhaitée. Entre le ralenti et un régime égal au double du régime d'adaptation, le dispositif selon l'invention permet de maintenir un taux de gaz recyclés élevé et/ou de délivrer un couple élevé.
De préférence, la vanne de réglage 7 contrôle le taux de gaz recyclés et la tuyère 30 de l'éjecteur 20 actionnée par le piston 35 contrôle la richesse de la combustion du moteur. Un avantage du dispositif selon l'invention est le contrôle de la température d'admission qui permet d'exploiter des taux de compression réduits par temps froid.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est le frein moteur obtenu par la fermeture simultanée de la vanne de réglage 7 et de la tuyère 30 de l'éjecteur aérodynamique 20.
A chaque levée de pied du conducteur de la pédale d'accélérateur, la tuyère 30 peut se fermer et la vanne de réglage 7 peut s'ouvrir pour alimenter le moteur 1 en gaz chauds afin de ne pas refroidir les dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement.
Si le conducteur souhaite ralentir le véhicule en actionnant la pédale frein, celle-ci peut prioritairement fermer la vanne de réglage 7 pour accroître la contre pression d'échappement et créer du frein moteur. L'énergie cinétique du véhicule est alors utilisée pour entraîner le groupe de turbocompression 10 et permette une reprise instantanée à l'issue du ralentissement.
L'invention autorise de nombreuses stratégies de contrôle de fonctionnement du moteur qui sont familières de l'homme de l'art.
Quand le moteur 1 est équipé d'un conduit 6 de recyclage des gaz brûlés également appelé conduit EGR, comme montré à la figure 2, l'efficacité du dispositif selon l'invention peut être améliorée en réchauffant l'air qui alimente l'éjecteur 20 par l'intermédiaire du conduit 31. Une solution décrite sure la Fig. 2 consiste à placer un échangeur
51 air/gaz brûlés à une intersection du conduit 31 et du conduit 6. Généralement, le conduit 6 comporte un réfrigérant gaz/eau 52 ainsi qu'un conduit de dérivation 53 dudit réfrigérant. L'échangeur 51 est dans ce cas placé en amont du réfrigérant 52 et du conduit de dérivation 53. En se reportant maintenant aux Figures 3 et 4, on va décrire une autre application du dispositif d'accélération du groupe de turbocompression.
Outre l'accélération du compresseur aux bas régimes du moteur, le dispositif d'accélération selon l'invention est particulièrement avantageux dans un groupe de turbocompression séquentiel qui comporte deux turbines et deux compresseurs qui sont montés en parallèle pour détendre les gaz d'échappement et comprimer l'air d'admission du moteur.
Dans une telle configuration, le premier turbocompresseur qui comporte une turbine et un compresseur, fonctionne seul entre le ralenti et un régime intermédiaire dit régime de transition Nt à partir duquel le second turbocompresseur qui comporte également une turbine et un compresseur, coopère avec le premier pour assurer l'alimentation en air du moteur. La mise en action du second turbocompresseur qui pose des problèmes similaires à l'accélération à bas régime, intervient à chaque montée en régime et son arrêt intervient à chaque descente en régime. En conduite urbaine ou sportive, la fréquence de ces transitions peut être élevée et imposer un contrôle difficile des vannes de régulation des flux gazeux.
Sur les figures 3 et 4, les organes communs au précédent mode de réalisation ont été désignés par les mêmes références.
Sur la Figure 3, on a représenté un moteur de type connu qui comporte un conduit d'admission 3 et un conduit d'échappement 5 et qui est suralimenté par un groupe de turbocompression comprenant deux turbocompresseurs, respectivement 60 et 70, comportant chacun un compresseur, respectivement 61 et 71 , et une turbine, respectivement 62 et 72.
Le compresseur 61 aspire l'air dans l'atmosphère pour le refouler en permanence dans le collecteur d'admission 3 et la turbine 62 communique en permanence avec le collecteur d'échappement 5 qui l'alimente en gaz chauds qu'elle rejette vers l'atmosphère. Le compresseur 71 aspire l'air dans l'atmosphère pour le refouler dans le collecteur d'admission 3 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 110. La turbine 72 communique avec le collecteur d'échappement 5 par l'intermédiaire d'une vanne d'alimentation 8 contrôlée par un actionneur δi .
Le collecteur d'échappement 5 est muni d'une soupape de décharge 9 à l'atmosphère contrôlée par un actuateur 91 et le collecteur d'admission 3 est muni d'une soupape de décharge 100 à l'atmosphère située en amont du clapet 110 et contrôlée par un actuateur 101. Entre le ralenti et un régime N1 , les vannes et les clapets 8, 9, 10 et 11 sont fermés et la totalité du flux d'échappement alimente la turbine 62 qui accélère le compresseur 61 jusqu'à la pression d'admission P2 désirée.
Entre le régime N1 et un régime de transition supérieur Nt, le débit d'air augmente à pression P2 constante en ouvrant progressivement la soupape de décharge 9. Le régime Nt doit être suffisant pour que le moteur 1 puisse aspirer après la transition, un débit d'air supérieur à la somme des débits de pompage des deux compresseurs, respectivement 61 et 71. Si les deux compresseurs 61 et 71 sont identiques et que le turbocompresseur 60 est adapté au voisinage de la ligne de pompage, le régime Nt est donc supérieur à 2 N1.
A partir du régime Nt, la vanne 8 s'ouvre pour alimenter la turbine 72 alors que la soupape de décharge 9 se ferme pour maintenir la pression P2. Le compresseur 71 s'accélère rapidement en débitant à travers la soupape de décharge 10 régulée pour éviter le pompage.
Quand la pression du compresseur 71 atteint la pression P2, le clapet 11 s'ouvre, la soupape de décharge 10 se ferme et les deux compresseurs
61 et 71 se partagent le débit d'air du moteur 1 au prorata de la section des turbines 62 et 72. La soupape de décharge 9 reprend alors la régulation de la pression P2 pour les régimes supérieurs à Nt.
Etant donné que l'ensemble de ces opérations doit se dérouler en quelques dixièmes de seconde, la gestion des actuateurs et la commande des actuateurs eux mêmes qui gèrent la chronologie des opérations, sont d'une grande complexité.
Le dispositif d'accélération selon l'invention a pour but de simplifier le processus de mise en action du compresseur 71 du second turbocompresseur 70 et de le faire contribuer au débit d'air du moteur à partir d'un régime Nt inférieur au régime Nt du moteur selon l'état de la technique précédemment décrit par rapport à la Figure 3.
Le moteur 1 équipé du dispositif d'accélération d'un groupe de turbocompression selon l'invention, est représenté à la Figure 4.
La configuration de ce moteur est identique à la configuration du moteur représenté à la Figure 3 à l'exception du circuit d'alimentation de la turbine 72 du second turbocompresseur 70 et du circuit de refoulement du compresseur 71 de ce turbocompresseur jusqu'au clapet anti-retour 110.
Cette turbine 72 est alimentée par un éjecteur aérodynamique 20 dont le flux propulseur est prélevé sur les gaz d'échappement issus du collecteur d'échappement 5 et dont le flux entraîné est prélevé au refoulement du compresseur 71 en passant par le conduit 31. Cet éjecteur aérodynamique 20 est identique à celui décrit en rapport au premier mode de réalisation représenté à la Figure 1 à ceci près que la tuyère variable 30 peut se fermer totalement et de façon étanche et que la pression qui agit sur le piston de commande 35 de la tuyère 30 n'est pas la pression de refoulement P21 du compresseur 71 , mais celle P2 du compresseur 61.
Selon le mode de réalisation représenté à la figure 4, le cylindre
36 détermine d'un côté du piston 35, une première chambre 38 soumise à la pression de référence Pr et, de l'autre côté de ce piston 35, une seconde chambre 381 soumise à la pression P2, la chambre 37 restant soumise à la pression P21.
Pour éviter que la soupape de décharge 9 s'ouvre avant que la tuyère 30 soit complètement ouverte, le conduit d'alimentation 913 de la chambre 910 comporte une vanne d'obturation 914 qui ne s'ouvre que quand la tuyère 30 est sur sa butée d'ouverture. Dans ce mode de réalisation, la vanne d'alimentation 8 de la turbine 72 et le clapet anti-pompage 100 du compresseur 71 de la figure 3 sont remplacés par l'éjecteur aérodynamique 20 et son clapet anti-retour 32.
Un exemple de dispositif de régulation est montré à la figure 4.
Une pression de référence Pr est établie dans une enceinte 12 alimentée par le collecteur d'admission 3 où règne la pression d'admission P2 par l'intermédiaire d'une vanne 121 de réduction de pression pilotée par un calculateur de contrôle du moteur.
Cette enceinte 12 communique avec les chambres 38 et 91 des actuateurs de commande de la tuyère 30 et de la soupape de décharge 9 pour ajouter aux ressorts 39 et 912, une force de tarage variable.
Un mode de fonctionnement de l'installation représentée à la Figure 4 est décrit ci-dessous pendant une accélération du moteur.
Entre le ralenti et un régime N1, la soupape de décharge 9, le clapet 110 et la tuyère 30 sont fermés et la totalité du flux d'échappement alimente la turbine 62 qui accélère le compresseur 61 du turbocompresseur 60 jusqu'à atteindre la pression d'admission P2 désirée. Entre le régime N1 et un régime Nt1 le débit d'air augmente à la pression d'admission P2 constante en ouvrant progressivement la tuyère 30 qui alimente la turbine 72. Le turbocompresseur 70 s'accélère progressivement et le compresseur 71 de ce turbocompresseur 70 débite sans pomper dans la turbine 72 par l'intermédiaire du clapet anti-retour 32 et de l'éjecteur aérodynamique 20. La pression dans le collecteur d'admission 3 est égale à la pression d'admission P2 désirée en aval du clapet anti-retour 110 et égale à une pression P21 inférieure à cette pression d'admission P2 en amont. Entre le ralenti et le régime Nt, seul le compresseur 61 assure l'alimentation en air du moteur.
Quant le régime atteint Nt1 la pression P21 atteint la pression d'admission P2 et le clapet anti-retour 110 s'ouvre. Le compresseur 71 commence à participer à l'alimentation en air du moteur.
Au delà du régime Nt, la tuyère 30 continue de s'ouvrir pour réguler la pression d'admission P2 jusqu'à son ouverture totale. La contribution du compresseur 71 à l'alimentation du moteur augmente. A la fin de l'ouverture de la tuyère 30, la pression statique à sa sortie croise la pression d'admission P2 et le clapet anti-retour 32 se ferme. Le compresseur 71 cesse alors de débiter dans l'éjecteur 20.
La transition étant effectuée, les compresseurs 61 et 71 se partagent le débit d'air et la pression d'admission P2 est régulée par la soupape de décharge 9.
Un avantage de l'invention réside dans la progressivité de la mise en action du turbocompresseur 70.
Un autre avantage est la diminution du régime de transition Nt. En effet, aucun fluide sous pression n'est déchargé à l'atmosphère comme dans l'installation selon l'état de la technique représentée à la Figure 2 où la soupape de décharge 9 et le clapet anti-retour 110 coopèrent pour éviter le pompage du compresseur 71 du turbocompresseur 70. Le flux d'enthalpie nécessaire pour
entraîner les deux compresseurs 61 et 71 à leur débit de pompage, est donc atteint pour un régime inférieur.
Par ailleurs, pour chaque couple demandé au moteur correspond une quantité de carburant et une quantité d'air proportionnelles à la pression d'admission P2 désirée pour le brûler avec une richesse déterminée par la cartographie mise en mémoire dans un calculateur de contrôle du moteur.
La position de la pédale d'accélérateur qui demande un couple moteur, ordonne à ce calculateur une pression d'admission P2 quel que soit le régime. Selon une réalisation simple de l'invention, le calculateur n'agit que sur la vanne de réduction de pression 121 alimentée par la pression d'admission P2 pour établir dans l'enceinte 12 une pression de référence Pr variable avec la position de ladite pédale d'accélérateur. Le ressort 39 de l'actuateur de la tuyère 30 et le ressort 912 de l'actuateur de la soupape de décharge 9 sont tarés pour que, quand cette pression de référence Pr est égale à la pression atmosphérique, ladite tuyère 30 et la vanne de décharge 9 s'ouvrent pour la pression d'admission P2 minimale désirée.
Pour éviter que la soupape de décharge 9 s'ouvre avant que la tuyère 30 soit complètement ouverte, le conduit d'alimentation 913 de la chambre 910 comporte la vanne d'obturation 914 qui ne s'ouvre que quant la tuyère 30 est sur sa butée d'ouverture.
L'enceinte 12 étant en communication avec les chambres 38 et 91 des actuateurs respectivement de la tuyère 30 et de la soupape de décharge 9, cette enceinte 12 permet d'ajouter aux ressorts 39 et 912, une force de tarage variable qui modifie le seuil de régulation de la pression P2. Dans ces conditions les actuateurs de la tuyère 30 et de la soupape de décharge 9 réguleront la pression d'admission P2 au niveau programmé dans le calculateur de contrôle du moteur quel que soit le régime de ce moteur.
En présence d'un recyclage des gaz brûlés, le paramètre correspondant à la pression d'admission P2 sera remplacé par le débit d'air frais mesuré par un débitmètre situé à l'entrée du moteur en amont de l'arrivée des gaz recyclés.
Pendant les phases de ralentissement, les différentes séquences ans l'ordre inverse.