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WO1997029275A1 - Turbocompresseur entraine par les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Turbocompresseur entraine par les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne Download PDF

Info

Publication number
WO1997029275A1
WO1997029275A1 PCT/FR1997/000234 FR9700234W WO9729275A1 WO 1997029275 A1 WO1997029275 A1 WO 1997029275A1 FR 9700234 W FR9700234 W FR 9700234W WO 9729275 A1 WO9729275 A1 WO 9729275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
turbocharger
turbine
wheel
Prior art date
Application number
PCT/FR1997/000234
Other languages
English (en)
Inventor
Denis Auger
Xavier Frere
Christophe Thomas
Philippe Treutenaere
Original Assignee
Renault
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault filed Critical Renault
Priority to JP9528226A priority Critical patent/JP2000504803A/ja
Priority to US09/125,020 priority patent/US6120246A/en
Priority to EP97904499A priority patent/EP0879348A1/fr
Publication of WO1997029275A1 publication Critical patent/WO1997029275A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to turbochargers driven by the exhaust gases of internal combustion engines.
  • a turbocharger fitted to an internal combustion engine consists of two turbomachines, one powered (the gas turbine) and the other receiving (the air compressor), which are connected to opposite ends of a shaft. common.
  • the exhaust gases from the internal combustion engine, or at least some of these gases, are sent to the turbine, so that the energy of the gases rotates the common shaft and therefore the compressor wheel, which causes suction and compression of the ambient air which is then sent to the intake manifold of the internal combustion engine.
  • This arrangement of a turbine and a compressor is well known and is similar to a supercharging compressor, except that in the case of the latter, the compressor is driven in rotation by a direct mechanical connection with the crankshaft.
  • the turbine of the turbocharger generally centripetal, consists of a spiral-shaped inlet volute, which distributes the exhaust gases radially around a impeller, and a cylindrical-shaped outlet orifice which collects the gases in the axis of the wheel.
  • the fixed part of the turbine consists of a casing containing the inlet and outlet pipes from the foundry.
  • the gas inlet extending perpendicular to the axis of rotation of the wheel, comprises a fixing flange intended to be bolted at the outlet of the exhaust manifold, while the outlet orifice, extending in the extension of the axis of rotation of the wheel, includes a flange intended for connection to the vehicle exhaust tube.
  • turbocharger offers many advantages, in particular in that it improves the filling of the internal combustion engine by increasing the air density and therefore makes it possible to lengthen the gearbox ratios and to reduce the displacement. of the engine for a given power.
  • the use of a turbocharger also has a certain number of drawbacks and in particular that of slowing down the rise in temperature of the catalytic converter extending over the exhaust line, at the outlet of the turbine.
  • the catalytic conversion of pollutants can only take place when the catalyst has reached a sufficient temperature, generally higher than 300 ° C. It follows that, in particular during the cold start of an engine, the temperature of the exhaust gases is not sufficient to initiate the chemical reactions, there therefore follows a more or less long phase during which the pollutants emitted by the engine are not or insufficiently treated. It can thus be estimated that 75 to 80% of pollutants are emitted during the first two minutes of engine operation.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks by proposing a new type of turbocharger and more particularly a turbine casing limiting the thermal losses of the exhaust gases during the priming phase of the catalyst, this turbocharger being entirely both simple in design and economical to produce.
  • the turbocharger for an internal combustion engine comprises a centripetal turbine driven by the exhaust gases from the engine, the turbine comprising a casing intended to receive a fin wheel mounted to rotate freely.
  • This casing has an exhaust gas inlet orifice intended to be connected to the engine exhaust manifold and extending perpendicular to the axis of rotation of the wheel, an intake duct extended by a curved passage formed inside the casing and opening onto the circumference of the wheel so as to direct the exhaust gases radially towards the center of the wheel so as to drive the latter in rotation, a second interior passage collecting the exhaust gases at the outlet of the wheel and an exhaust duct whose outlet orifice is intended to be connected to the exhaust line of the engine.
  • the turbocharger for an internal combustion engine is characterized in that the second passage is curved so that the exhaust gas outlet orifice extends perpendicular to the axis of rotation of the wheel.
  • the exhaust gas outlet orifice is arranged near the exhaust gas inlet orifice substantially in the same transverse plane relative to the axis of the turbine wheel.
  • the exhaust gas outlet orifice is arranged substantially in the extension of the exhaust gas inlet orifice.
  • the turbine casing comprises a bypass duct connecting the inlet of the intake duct to the outlet of the exhaust duct.
  • the bypass duct is substantially straight and of limited length.
  • the bypass duct cooperates with piloted shutter means.
  • the controlled shutter means are open when the engine starts.
  • FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger turbine housing according to the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the turbine housing shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is a sectional view along line A-A of Figure 2.
  • FIG. 1 to 3 there is shown the turbine housing referenced 1, of a turbocharger for internal combustion engine.
  • This turbocharger of which only the turbine casing has been shown, is conventionally composed of three parts: a centripetal turbine which captures the energy of the exhaust gases, a central casing which carries the bearings of the shaft carrying the wheels. turbine and compressor and a centrifugal compressor which supercharges the engine.
  • the centripetal turbine consists of a spiral-shaped inlet volute, which distributes the exhaust gases around a fin wheel, the exhaust gases then escaping to the center of the wheel.
  • the movable part of the turbine therefore consists of a part of revolution or turbine wheel 15 having blades or fins of suitable profiles so that the result of the forces exerted by the flow of the exhaust gases determines an engine torque on the wheel axle.
  • the fixed part of the turbine 15 is therefore constituted by a casing 1 coming from the foundry, formed from a single or from several joined parts, and containing the inlet and outlet ducts of the exhaust gases as well as the housing of the turbine wheel.
  • This casing 1 is made of materials capable of withstanding high temperatures such as a nickel-based refractory cast iron.
  • the turbine casing 1 is therefore intended to be fixed to one of the axial ends of the central casing, not shown, by a suitable coupling face 9 and a flange with ears.
  • This casing 1 comprises an intake duct 2 which receives the exhaust gases from the exhaust manifold of the internal combustion engine through an inlet orifice 20 and which extends substantially radially to the axis of rotation of the turbine wheel 15.
  • the gas inlet comprises a square flange 3 therefore intended to be bolted at the outlet of the engine exhaust manifold.
  • the duct 2 extends inside the casing 1 in the form of a curved spiral passage 4 also called a volute coming to surround the impeller 15 of the turbine mounted free to rotate in a corresponding housing 5, this curved passage 4 communicates with the periphery of the turbine wheel 15 through a peripheral supply passage 6.
  • the passage 4 conventionally has a substantially circular cross-sectional area which decreases as one moves away from the orifice d 'entry 20.
  • the housing 5 of the turbine opens at its axial end opposite the coupling face 9 in a second interior passage 7 of the casing 1.
  • This passage 7 which collects the exhaust gases at the outlet of the turbine wheel is extended by an exhaust gas discharge duct 10, the outlet orifice 21 of which is surrounded by a suitable flange 11 intended to be bolted to the inlet of the exhaust line of the engine, not shown.
  • This second passage 7 is curved so that the discharge pipe 10 for the exhaust gases out of the turbine opens radially relative to the axis of rotation of the turbine wheel 15, substantially in the same transverse plane as the pipe 2.
  • this turbine casing 1 which has inlet 20 and outlet 21 orifices for exhaust gases extending substantially in the extension of one another and near one of the 'other, it is possible to have a catalytic converter on the engine exhaust line at a distance relatively close to the cylinder head of the engine and the outlet of the combustion chambers (within 600 mm) and therefore to have a very short catalyst priming time.
  • the casing 1 also incorporates a bypass circuit controlled by a controlled shutter device also called "wastegate".
  • This branch circuit therefore consists of a conduit
  • the shutter device 13 is actuated by non-figured maneuvering means, such as rods and rods, associated with a piloted drive system also not figured, such as a manometric capsule whose lung secured to the maneuvering means is example drawn against a return spring by a source of vacuum or pressure.
  • This vacuum or this pressure is adjusted by an electromagnetic valve controlled by the electronic engine control computer so as in particular to open the bypass circuit under predetermined engine operating conditions such as the cold start phases, so as to further reduce the ignition time of the catalyst present on the exhaust line downstream of the turbine, by reducing as much as possible the path of the exhaust gases and therefore their heat losses.
  • the present invention is not limited to this embodiment and any other type of actuator (electric, electromagnetic, hydraulic, etc.) can be used.
  • the turbine according to the invention has a very limited thermal impact on the path of the exhaust gases before they enter the catalytic converter.
  • Such a turbine therefore makes it possible to envisage applications with turbochargers in the context of highly stringent pollutant emission standards.
  • the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.
  • the turbine casing 1 can come directly from the foundry with the exhaust manifold (steel or cast iron).
  • the exhaust manifold can be made of single or double sheet steel welded to the turbine casing 1.
  • orientation of the inlet 20 and outlet 21 ports relative to each other can be adapted to accept the constraints of installation in the engine compartment.
  • the present invention is applicable to all types of centripetal turbines and in particular to turbines with variable geometry. Similarly, the invention applies to turbines without "wastegate”.

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Abstract

Turbocompresseur pour moteur à combustion interne comprenant une turbine centripète, ladite turbine comportant un carter (1) destiné à recevoir une roue à ailettes (15), ledit carter (1) possédant un orifice d'entrée (20) des gaz d'échappement destiné à être raccordé au collecteur d'échappement du moteur et s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue (15), un conduit d'admission (2) prolongé par un passage incurvé (4) ménagé à l'intérieur du carter (1) et débouchant sur le pourtour de la roue (15), un second passage intérieur (7) se prolongeant par un conduit d'évacuation (10) dont l'orifice de sortie (21) est destiné à être raccordé à la ligne d'échappement du moteur, caractérisé en ce que ledit orifice de sortie des gaz d'échappement (21) s'étend également perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue (15).

Description

TURBOCOMPRESSEUR ENTRAINE PAR LES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne les turbocompresseurs entraînés par les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne.
Elle concerne plus particulièrement les carters de turbine de turbocompresseurs.
Classiguement, un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne se compose de deux turbomachines, l'une motrice (la turbine à gaz) et l'autre réceptrice (le compresseur d'air) , qui sont raccordées à des extrémités opposées d'un arbre commun. Les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, ou au moins une partie de ces gaz, sont envoyés à la turbine, de sorte que l'énergie des gaz entraîne en rotation l'arbre commun et donc la roue du compresseur, ce qui provoque une aspiration et une compression de l'air ambiant qui est ensuite envoyé dans le collecteur d'admission du moteur à combustion interne. Cet agencement d'une turbine et d'un compresseur est bien connu et est analogue à un compresseur de suralimentation, hormis que dans le cas de ce dernier, le compresseur est entraîné en rotation par une liaison mécanique directe avec le vilebrequin.
La turbine du turbocompresseur, généralement centripète, se compose d'une volute d'entrée en forme de spirale, qui répartit radialement les gaz d'échappement autour d'une roue à ailettes, et d'un orifice de sortie de forme cylindrique qui récupère les gaz dans l'axe de la roue. La partie fixe de la turbine est constituée d'un carter contenant les conduits d'entrée et de sortie venus de fonderie. L'entrée des gaz, s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue, comprend une bride de fixation destinée à être boulonnée en sortie du collecteur d'échappement, tandis que l'orifice de sortie, s'étendant dans le prolongement de l'axe de rotation de la roue, comprend une bride prévue pour le raccordement au tube d'échappement du véhicule.
L'emploi d'un turbocompresseur offre de nombreux avantages notamment en ce qu'il améliore le remplissage du moteur à combustion interne en augmentant la densité de l'air et permet donc d'allonger les rapports de boîte de vitesses et de baisser la cylindrée du moteur pour une puissance donnée. Toutefois, l'emploi d'un turbocompresseur présente également un certain nombre d'inconvénients et notamment celui de ralentir la montée en température du pot catalytique s'étendant sur la ligne d'échappement, en sortie de turbine.
En effet, d'une façon générale les normes concernant la pollution des véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile qui est donc aujourd'hui toute entière mobilisée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces contraintes, a adopté l'utilisation de dispositifs d'échappement traitant par conversion catalytique les composants nocifs des gaz d'échappement. Ces dispositifs d'épuration, encore appelés pots catalytiques, permettent l'oxydation des hydrocarbures imbrûlés HC et du monoxyde de carbone CO ainsi que la réduction des oxydes d'azote NOx. Ces réactions sont toutes fortement accélérées par la présence de catalyseur de sorte qu'elles peuvent s'accomplir pendant le bref temps de passage des gaz d'échappement à travers le pot.
Toutefois, la conversion catalytique des polluants ne peut s'opérer que lorsque le catalyseur a atteint une température suffisante, en générale supérieure à 300°C. Il en résulte que, notamment lors du démarrage à froid d'un moteur, la température des gaz d'échappement n'est pas suffisante pour amorcer les réactions chimiques, il s'ensuit donc une phase plus ou moins longue pendant laquelle les polluants émis par le moteur ne sont pas ou insuffisamment traités. On peut ainsi estimer que 75 à 80% des polluants sont émis pendant les deux premières minutes de fonctionnement du moteur.
Il en résulte donc que la présence d'une turbine sur le trajet des gaz d'échappement en amont du pot catalytique, qui a pour effet d'augmenter sensiblement les pertes thermiques subis par les gaz d'échappement avant leur entrée dans le pot catalytique du fait de l'allongement du trajet parcouru par les gaz d'échappement et du fait de la puissance fournie à la turbine, rallonge le temps d'amorçage du catalyseur et augmente par conséquent les émissions de polluants. La présente invention a donc pour objet de remédier aux inconvénients précités en proposant un nouveau type de turbocompresseurs et plus particulièrement de carter de turbine limitant les pertes thermiques des gaz d'échappement lors de la phase d'amorçage du catalyseur, ce turbocompresseur étant tout à la fois de conception simple et de réalisation économique.
Le turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon l'invention comprend une turbine centripète entraînée par les gaz d'échappement du moteur, la turbine comportant un carter destiné à recevoir une roue à ailettes montée libre en rotation. Ce carter possède un orifice d'entrée des gaz d'échappement destiné à être raccordé au collecteur d'échappement du moteur et s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue, un conduit d'admission prolongé par un passage incurvé ménagé à l'intérieur du carter et débouchant sur le pourtour de la roue de façon à diriger les gaz d'échappement radialement vers le centre de la roue de manière à entraîner cette dernière en rotation, un second passage intérieur recueillant les gaz d'échappement à la sortie de la roue et un conduit d'évacuation dont l'orifice de sortie est destiné à être raccordé à la ligne d'échappement du moteur.
Selon l'invention, le turbocompresseur pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le second passage est incurvé de sorte que l'orifice de sortie des gaz d'échappement s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue. Selon une autre caractéristique du. turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'orifice de sortie des gaz d'échappement est disposé à proximité de l'orifice d'entrée des gaz d'échappement sensiblement dans un même plan transversal par rapport à l'axe de la roue de turbine.
Selon une autre caractéristique du turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'orifice de sortie des gaz d'échappement est disposé sensiblement dans le prolongement de l'orifice d'entrée des gaz d'échappement.
Selon une autre caractéristique du turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le carter de turbine comprend un conduit de dérivation reliant l'entrée du conduit d'admission à la sortie du conduit d'évacuation.
Selon une autre caractéristique du turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le conduit de dérivation est sensiblement droit et de longueur restreinte.
Selon une autre caractéristique du turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le conduit de dérivation coopère avec des moyens obturateurs pilotés.
Selon une autre caractéristique du turbocompresseur pour moteur à combustion interne objet de l'invention, les moyens obturateurs pilotés sont ouverts lors du démarrage du moteur.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, ce mode étant présenté à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un carter de turbine de turbocompresseur selon la présente invention ;
- la figure 2 est une vue de face du carter de turbine présenté à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2.
Conformément aux dessins annexés, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la lecture de ces dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
En se référant aux figures 1 à 3, on a montré le carter de turbine référencé 1, d'un turbocompresseur pour moteur à combustion interne. Ce turbocompresseur dont seul le carter turbine a été représenté est classiquement composé de trois parties : une turbine centripète qui capte l'énergie des gaz d'échappement, un carter central qui porte les paliers de l'arbre portant les roues de turbine et de compresseur et un compresseur centrifuge qui suralimente le moteur.
La turbine centripète se compose d'une volute d'entrée en forme de spirale, qui distribue les gaz d'échappement autour d'une roue à ailettes, les gaz d'échappement s'échappant ensuite au centre de la roue. La partie mobile de la turbine est donc constituée d'une pièce de révolution ou roue de turbine 15 présentant des aubes ou ailettes de profils adaptés de sorte que la résultante des forces exercées par le flux des gaz d'échappement détermine un couple moteur sur l'axe de la roue.
La partie fixe de la turbine 15 est donc constituée par un carter 1 venant de fonderie, formé d'une seule ou de plusieurs parties réunies, et contenant les conduits d'entrée et de sortie des gaz d'échappement ainsi que le logement de la roue de turbine. Ce carter 1 est réalisé en matériaux aptes à résister aux hautes températures telle qu'une fonte réfractaire à base de nickel.
Le carter de turbine 1 est donc destiné à venir se fixer à l'une des extrémités axiales du carter central non figuré, par une face d'accouplement adaptée 9 et une bride à oreilles.
Ce carter 1 comprend un conduit d'admission 2 qui reçoit par un orifice d'entrée 20 les gaz d'échappement provenant du collecteur d'échappement du moteur à combustion interne et qui s'étend sensiblement radialement à l'axe de rotation de la roue de turbine 15. L'entrée des gaz comprend une bride carrée 3 destinée donc à être boulonnée en sortie du collecteur d'échappement du moteur. Le conduit 2 se prolonge à l'intérieur du carter 1 sous la forme d'un passage incurvé en spirale 4 encore appelé volute venant entourer la roue à ailette 15 de la turbine montée libre en rotation dans un logement correspondant 5, ce passage incurvé 4 communique avec la périphérie de la roue de turbine 15 à travers un passage d'alimentation périphérique 6. Le passage 4 présente classiquement une surface en section transversale sensiblement circulaire qui décroît au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'orifice d'entrée 20.
Le logement 5 de la turbine débouche à son extrémité axiale opposée à la face d'accouplement 9 dans un second passage intérieur 7 du carter 1. Ce passage 7 qui recueille les gaz d'échappement à la sortie de la roue de turbine se prolonge en un conduit d'évacuation 10 des gaz d'échappement dont l'orifice de sortie 21 est entouré par une bride adaptée 11 destinée à être boulonnée à l'entrée de la ligne d'échappement du moteur non figurée.
Ce second passage 7 est incurvé de sorte que le conduit d'évacuation 10 des gaz d'échappement hors de la turbine débouche radialement par rapport à l'axe de rotation de la roue de turbine 15, sensiblement dans le même plan transversal que le conduit d'admission 2. Cette disposition permet d'inclure la turbine dans l'écoulement des gaz d'échappement en limitant au maximum l'allongement du trajet parcouru par les gaz d'échappement et donc les pertes thermique de ces derniers. Grâce à ce carter 1 de turbine selon l'invention qui présente des orifices d'entrée 20 et de sortie 21 des gaz d'échappement s'étendant sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre et à proximité l'un de l'autre, il est possible de disposer un pot catalytique sur la ligne d'échappement du moteur à une distance relativement proche de la culasse du moteur et de la sortie des chambres de combustion (à moins de 600 mm) et donc d'avoir un temps d'amorçage du catalyseur très court.
Le carter 1 intègre par ailleurs, un circuit de dérivation commandée par un dispositif obturateur piloté encore appelé "wastegate". Ce circuit de dérivation se compose donc d'un conduit
12 sensiblement droit, reliant l'entrée du conduit d'admission 2 à la sortie du conduit d'échappement 10. Le passage des gaz à travers ce conduit 12 est commandé par un dispositif obturateur 13 (soupape, clapet,...) logé dans un corps guide 14 correspondant, ce dispositif obturateur étant piloté suivant la valeur de la pression de suralimentation désirée ainsi que les conditions de fonctionnement du moteur.
Le dispositif obturateur 13 est actionné par des moyens de manoeuvre non figurés, telles que des tiges et des biellettes, associés à un système d'entraînement piloté également non figuré, telle qu'une capsule manométrique dont le poumon solidaire des moyens de manoeuvre est par exemple attiré à l'encontre d'un ressort de rappel par une source de dépression ou de pression. Cette dépression ou cette pression est ajustée par une vanne électromagnétique pilotée par le calculateur électronique de contrôle moteur de façon notamment à ouvrir le circuit de dérivation dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur telles que les phases de démarrage à froid et ce, de façon à réduire encore le temps d'amorçage du catalyseur présent sur la ligne d'échappement en aval de la turbine, en réduisant au maximum le trajet des gaz d'échappement et donc leurs pertes thermiques. Bien évidemment la présente invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et tout autre type d'actuateur (électrique, électromagnétique, hydraulique, etc.) peut être utilisé.
La disposition des orifices d'entrée 20 et de sortie 21 des gaz d'échappement à proximité l'un de l'autre et de préférence dans le prolongement l'un de l'autre, permet d'avoir un conduit de dérivation 12 très court (par exemple moins de 100 mm) et de limiter le trajet de la majeure partie des gaz d'échappement transitant à travers la turbine à la seule traversée du conduit de dérivation 12.
Il en résulte que la turbine selon l'invention a un impact thermique des plus limité sur le parcours des gaz d'échappement avant leur entrée dans le pot catalytique. Une telle turbine permet donc d'envisager des applications avec turbocompresseurs dans le contexte de normes d'émission de polluants fortement sévérisées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
Ainsi, le carter turbine 1 peut venir directement de fonderie avec le collecteur d'échappement (acier ou fonte) . De même le collecteur d'échappement peut être en tôle simple ou double d'acier soudé sur le carter turbine 1.
Ainsi, l'orientation des orifices d'entrée 20 et de sortie 21 l'un par rapport à l'autre peut être adaptée pour accepter les contraintes d'implantation dans le compartiment moteur.
Ainsi, la présente invention est applicable à tous les types de turbines centripètes et en particulier aux turbines à géométrie variable. De même, l'invention s'applique aux turbines sans "wastegate".

Claims

REVENDICATIONS
[1] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne comprenant une turbine centripète entraînée par les gaz d'échappement du moteur, ladite turbine comportant un carter (1) destiné à recevoir une roue à ailettes (15) montée libre en rotation, ledit carter (1) possédant un orifice d'entrée (20) des gaz d'échappement destiné à être raccordé au collecteur d'échappement du moteur et s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue (15), un conduit d'admission (2) prolongé par un passage incurvé (4) ménagé à l'intérieur du carter (1) et débouchant sur le pourtour de la roue (15) de façon à diriger les gaz d'échappement radialement vers le centre de la roue (15) de manière à entraîner cette dernière en rotation, un second passage intérieur (7) recueillant les gaz d'échappement à la sortie de la roue (15) et un conduit d'évacuation (10) dont l'orifice de sortie (21) est destiné à être raccordé à la ligne d'échappement du moteur, caractérisé en ce que ledit second passage est incurvé de sorte que ledit orifice de sortie des gaz d'échappement (21) s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation de la roue (15) .
[2] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice de sortie (21) des gaz d'échappement est disposé à proximité dudit orifice d'entrée (20) des gaz d'échappement sensiblement dans un même plan transversal par rapport à l'axe de la roue de turbine (15) .
[3] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit orifice de sortie (21) des gaz d'échappement est disposé sensiblement dans le prolongement dudit orifice d'entrée (20) .
[4] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit carter de turbine (1) comprend un conduit de dérivation (12) reliant ledit conduit d'admission (2) audit conduit d'évacuation (10) .
[5] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit conduit de dérivation (12) est sensiblement droit et de longueur restreinte.
[6] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que ledit conduit de dérivation (12) coopère avec des moyens obturateurs pilotés (13) .
[7] Turbocompresseur pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs pilotés (13) sont ouverts lors du démarrage du moteur.
PCT/FR1997/000234 1996-02-09 1997-02-06 Turbocompresseur entraine par les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne WO1997029275A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9528226A JP2000504803A (ja) 1996-02-09 1997-02-06 内燃機関用排気タービン過給機
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