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WO2016151270A1 - Système moteur avec système de récupération d'énergie - Google Patents

Système moteur avec système de récupération d'énergie Download PDF

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WO2016151270A1
WO2016151270A1 PCT/FR2016/050706 FR2016050706W WO2016151270A1 WO 2016151270 A1 WO2016151270 A1 WO 2016151270A1 FR 2016050706 W FR2016050706 W FR 2016050706W WO 2016151270 A1 WO2016151270 A1 WO 2016151270A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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engine
turbine
turbocharger
energy recovery
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/050706
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English (en)
Inventor
Pierre-Julian ANGELOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Publication of WO2016151270A1 publication Critical patent/WO2016151270A1/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08—EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to thermal machines and more particularly to internal combustion engines comprising a system for energy recovery.
  • turbochargers to increase the density of the admitted gases.
  • These turbochargers comprise an air compressor driven by a turbine driven by the enthalpy power of the exhaust gas.
  • the present invention proposes an engine system comprising a heat engine equipped with a turbocharger and an exhaust circuit disposed at the output of the heat engine, in which an energy recovery turbine receiving the exhaust gases is disposed on the engine. exhaust system upstream of the turbocharger.
  • the engine system comprises a flue gas recirculation circuit.
  • the energy recovery turbine is disposed upstream of the turbocharger and downstream of the flue gas recirculation circuit.
  • the energy recovery turbine is disposed upstream of the turbocharger and upstream of the flue gas recirculation circuit.
  • An advantage of the power recovery before the flue gas recirculation circuit is the absence of impact against pressure on the engine, and this energy recovery can be done without increasing fuel consumption or pollutants.
  • the recirculation circuit comprises a cooler downstream of the turbine.
  • the motor system comprises a valve downstream of the turbine, this valve being preferably of the on / off type.
  • the energy recovery turbine can be mechanically coupled to elements of the motor system to restore mechanical energy or be coupled to an electric generator.
  • the turbine is coupled to an electric generator.
  • the energy delivered by this generator can be used, for example at least in part, to power an electric motor assisting the turbocharger.
  • the energy delivered by the generator is used at least in part to supply an electric motor for assisting the crankshaft of the heat engine.
  • the energy recovery turbine may alternatively be coupled to a compressor of the air intake circuit, other than that of the turbocharger.
  • the energy delivered by the generator is used at least in part to supply an electric motor for assisting the crankshaft of the heat engine.
  • the energy recovery turbine is mechanically coupled to the crankshaft of the heat engine.
  • the heat engine is a diesel engine.
  • the invention also relates to a vehicle equipped with a motor system as defined according to the invention.
  • FIG. 1 represents a motor architecture with an energy recovery turbine according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents an engine architecture with an energy recovery turbine, according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents an engine architecture with an energy recovery turbine, according to a third embodiment of the invention
  • FIGS. 4 to 6 are various examples of engine systems according to the invention, making it possible to exploit the energy recovered by the turbine
  • FIG. 7 illustrates the results obtained for a simulation comparing two embodiments of the invention with an architecture of the prior art.
  • the architecture shown in FIG. 1, also called the engine system, comprises an internal combustion heat engine 17 connected to an air intake circuit 11 in the engine, comprising an inlet air filter 12, a compressor 13 of turbocharger for compressing the air for the engine and a cooler 14 downstream of the compressor 13, for cooling the charge air.
  • the engine 17 is connected to an exhaust circuit 18 which comprises a turbocharger turbine 19, driven by the exhaust gas, coupled to the supercharger compressor 13 to drive it in rotation.
  • the architecture comprises a flow control device 16, such as for example a butterfly valve, which makes it possible to control the flow rate of air admitted into the internal combustion engine 17.
  • a turbine 30 of energy recovery is placed at the outlet of the exhaust manifold 170 upstream of the turbine 19 of the turbocharger, and on the exhaust duct 18.
  • the exhaust duct 18 comprises the energy recovery turbine 30, illustrated in FIG.
  • upstream turbo ⁇ downstream turbo ⁇ downstream recovery upstream recovery X j 1 Vturbine recovery XI 1 ER recU py I? ⁇
  • turbocharger This expression makes it possible to define the increase of the rate of relaxation of the turbocharger.
  • the exhaustion rate of the exhaust line makes it possible to directly quantify the losses by total pumping of the engine, it is a parameter to minimize to the maximum to reduce fuel consumption.
  • this rate of expansion depends on the efficiency of the recovery turbine, the expansion rate of the recovery turbine and the initial expansion rate of the turbocharger.
  • the exhaust circuit 18 comprises, downstream of the turbine 19, a device for treating the burnt gases.
  • the flue gas recirculation circuit 210 is formed by a duct coming directly from the exhaust manifold 170.
  • the flue gas recirculation circuit 211 is formed by a duct coming from the exhaust duct 18.
  • the energy recovery turbine 30 is disposed upstream of the turbocharger turbine 19 and downstream of the flue gas recirculation circuit 210. More specifically, according to this mode of embodiment of the invention illustrated in FIG. 2, the energy recovery turbine 30 is disposed after the separation between the exhaust and the circuit 210 EGR.
  • the energy recovery turbine 30 is disposed upstream of the turbocharger turbine 19 and upstream of the flue gas recirculation circuit 211.
  • This type of architecture has the advantage of avoiding the loss of power due to the division of the exhaust gases between the EGR circuit and the exhaust circuit going to the turbine. Thus all available power flows through the turbine.
  • the energy recovery turbine 30 is disposed before the separation between the exhaust and the RGE circuit 211.
  • exhaust circuit 18 the circuit disposed at the outlet of the exhaust manifold 170 and on which is disposed or not a conduit 210, 211 recirculation of flue gas. More precisely, the exhaust duct 18 is the duct through which the exhaust gases leaving the engine will be exhausted. These gases then continue to circulate in this exhaust duct, and according to embodiments of the invention, a part of them is diverted into the duct 210, 211 of recirculation. Thus, when one speaks of "disposed on the exhaust duct 18", it is only on the exhaust duct 18, regardless of whether the portion of the duct 18 concerned is upstream or downstream of a duct 18. recirculation duct.
  • the rotation of the turbine 30 is used to assist the operation of the vehicle, for example by relieving the alternator in the production of electricity and / or by providing mechanical assistance to the engine or elements of the engine architecture such as the turbocharger for example.
  • the turbine 30 is thus coupled to an electric generator 33.
  • This generator 33 can then be used in different cases.
  • the turbine 30 is thus coupled to this electric generator 33.
  • An electric motor 34 is coupled to the crankshaft 40 of the engine 17, for give him mechanical assistance. This motor 34 is powered at least in part by the electricity produced by the generator 33.
  • the turbine 30 is mechanically coupled to the crankshaft 40 to assist in its rotation.
  • This coupling can be performed by a transmission 35 which can be of any type, for example belt (s) and / or gears.
  • An advantage of the power recovery upstream of the flue gas recirculation circuit is the minimal impact against the engine.
  • this energy recovery allows a reduction of fuel consumption and pollution according to the reuse of energy.
  • FIG. 7 In an application to a motor vehicle, in operation stabilized at a speed equal to 130km / h, a simulation shows very significant consumption gains shown in Figure 7.
  • the lines a, b and c respectively represent the results for an architecture of the prior art with the energy recovery turbine downstream of the turbocharger, for architectures according to two embodiments of the invention illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the arrows illustrate the gain on the fuel consumption for each of the embodiments, e for the first mode of FIG. 2 and f for the second embodiment of FIG. 3.
  • These results correspond to a comparison of fuel consumption related to the production of electrical power (on-board network, hybridization ...) according to the two configurations with respect to a reference architecture comprising an energy recovery turbine disposed in al turbocharger turbine.
  • the values of these gains depend mainly on the manner of reuse of the mechanical power recovered on the shaft of the recovery turbine.
  • the invention applies to a land vehicle engine, for example automobile or truck, naval or air, as well as to the engines of generators and all other applications using a turbocharged heat engine and high pressure recirculation of flue gas.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un système moteur (10) comportant un moteur thermique (17) équipé d'un turbocompresseur (13, 19) et un circuit (18) d'échappement disposé en sortie du moteur thermique (17), dans lequel une turbine (30) de récupération d'énergie recevant les gaz d'échappement est disposée sur le circuit (18) d'échappement en amont du turbocompresseur (13, 19).

Description

SYSTEME MOTEUR AVEC SYSTEME DE RECUPERATION D'ENERGIE
La présente invention concerne les machines thermiques et plus particulièrement les moteurs à combustion interne comportant un système de récupération d'énergie.
De nombreux moteurs, notamment diesel ou essence, équipant les véhicules automobiles sont équipés de turbocompresseurs pour augmenter la densité des gaz admis. Ces turbocompresseurs comportent un compresseur d'air entraîné par une turbine animée par la puissance enthalpique des gaz d'échappement.
Un des inconvénients de ce type d'architecture provient du fait qu'une partie de l'énergie, du flux de gaz d'échappement en sortie du turbocompresseur, est perdue. Afin d'éviter ce problème, aujourd'hui certaines architectures, telles que celles décrites dans les demandes de brevet WO2006/098866 et WO2006/081265, propose l'intégration d'une turbine de récupération d'énergie en aval du turbocompresseur.
Un des inconvénients de cette position de la turbine de récupération d'énergie en aval du turbocompresseur est qu'elle est soumise aux effets du turbocompresseur, et notamment la chute de température des gaz d'échappement. Cela implique suivant les cas une forte contre-pression pénalisant en conséquence le rendement du moteur thermique.
Pour cela la présente invention propose un système moteur comportant un moteur thermique équipé d'un turbocompresseur et un circuit d'échappement disposé en sortie du moteur thermique, dans lequel une turbine de récupération d'énergie recevant les gaz d'échappement est disposée sur le circuit d'échappement en amont du turbocompresseur.
Grâce à l'invention, une partie de l'énergie perdue dans les moteurs actuels peut être récupérée afin de réduire la consommation de carburant.
Un autre avantage provient du fait que la turbine disposée en amont du turbocompresseur ne subit pas la chute de température provoquée par le turbocompresseur. Selon une variante de l'invention, le système moteur comporte un circuit de recirculation des gaz brûlés.
Selon une variante de l'invention, la turbine de récupération d'énergie est disposée en amont du turbocompresseur et en aval du circuit de recirculation des gaz brûlés.
Selon une variante de l'invention, la turbine de récupération d'énergie est disposée en amont du turbocompresseur et en amont du circuit de recirculation des gaz brûlés.
Un avantage de la récupération de puissance avant le circuit de recirculation des gaz brûlés est l'absence d'impact en contrepression sur le moteur, et cette récupération d'énergie peut ainsi se faire sans augmentation de consommation de carburant ni de polluants.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de recirculation comporte un refroidisseur en aval de la turbine.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système moteur comporte une vanne en aval de la turbine, cette vanne étant de préférence de type marche/arrêt.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la turbine de récupération d'énergie peut être accouplée mécaniquement à des éléments du système moteur pour restituer une énergie mécanique ou être accouplée à un générateur électrique. De préférence, la turbine est accouplée à un générateur électrique.
L'énergie délivrée par ce générateur peut être utilisée par exemple au moins en partie pour alimenter un moteur électrique d'assistance au turbocompresseur.
En variante, l'énergie délivrée par le générateur est utilisée au moins en partie pour alimenter un moteur électrique d'assistance au vilebrequin du moteur thermique.
La turbine de récupération d'énergie peut encore, en variante, être couplée à un compresseur du circuit d'admission d'air, autre que celui du turbocompresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'énergie délivrée par le générateur est utilisée au moins en partie pour alimenter un moteur électrique d'assistance au vilebrequin du moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la turbine de récupération d'énergie est accouplée mécaniquement au vilebrequin du moteur thermique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur thermique est un moteur diesel.
L'invention concerne également un véhicule équipé d'un système moteur tel que défini selon l'invention.
Grâce à l'invention, une partie de l'énergie perdue dans les moteurs actuels peut être récupérée afin de réduire la consommation de carburant.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la figure 1 représente une architecture moteur avec une turbine de récupération d'énergie selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente une architecture moteur avec une turbine de récupération d'énergie, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 représente une architecture moteur avec une turbine de récupération d'énergie, selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
- les figures 4 à 6 sont différents exemples de systèmes de moteurs selon l'invention, permettant d'exploiter l'énergie récupérée par la turbine
- la figure 7 illustre les résultats obtenus pour une simulation comparant deux modes de réalisation de l'invention avec une architecture de l'art antérieur.
L'architecture représentée sur la figure 1, encore appelée système moteur, comporte un moteur thermique à combustion interne 17 relié à un circuit 11 d'admission d'air dans le moteur, comportant un filtre à air 12 en entrée, un compresseur 13 de turbocompresseur pour comprimer l'air destiné au moteur et un refroidisseur 14 en aval du compresseur 13, pour refroidir l'air de suralimentation. Le moteur 17 est relié à un circuit d'échappement 18 qui comporte une turbine 19 de turbocompresseur, entraînée par les gaz d'échappement, accouplée au compresseur 13 de suralimentation pour l'entraîner en rotation. Selon un mode de réalisation, l'architecture comporte un dispositif de réglage de débit 16, tel que par exemple une vanne papillon, qui permet de contrôler le débit d'air admis dans le moteur à combustion interne 17.
Conformément à l'invention, une turbine 30 de récupération d'énergie est placée en sortie du collecteur d'échappement 170 en amont de la turbine 19 du turbocompresseur, et sur le conduit d'échappement 18. Ainsi le conduit 18 d'échappement comporte la turbine 30 de récupération d'énergie, illustré figure 1.
Le fait d'être disposée en amont du turbocompresseur permet à la turbine de ne pas subir la perte de température engendrée par le turbocompresseur, et ainsi la perte de puissance qui en résulte. La turbine elle-même limite la perte de chaleur vis-à-vis du turbocompresseur. Ainsi, la récupération d'énergie globale dans la ligne est maximisée sans nuire au rôle du turbocompresseur.
En effet, La puissance extraite d'une turbine s'écrit :
Figure imgf000005_0001
L'effet attendu de ces emplacements est de profiter d'une thermique élevée et d'un débit maximal pour très peu détendre les gaz. Récupérer une faible puissance permet de très peu baisser en température les gaz en sortie la turbine de récupération : le turbocompresseur voit ainsi une quantité énergie sensiblement identique en entrée. Il est possible d'écrire de manière analytique la température que voit la turbine du turbocompresseur dans l'invention :
Ί amont turbo ^ aval récup ^ amont récup X j 1 Vturbine récup X I 1 ERrecUp y I ?■
Cette expression permet de définir l'augmentation du taux de détente du turbocompresseur. Le taux de détente de la ligne d'échappement permet de quantifier directement les pertes par pompage total du moteur, c'est un paramètre à minimiser au maximum pour réduire la consommation de carburant. turbo
turbine récup recup γ
Ainsi au premier ordre, ce taux de détente dépend du rendement de la turbine de récupération, du taux de détente de la turbine de récupération et du taux de détente initial du turbocompresseur.
A partir des taux de détente, il est possible de remonter aux puissances récupérées : • Architecture figure 2 d'écrite plus loin:
Figure imgf000006_0001
• Architecture figure 3 décrite plus loin:
P-meca- recup ~ turbine recup * Q échappement * Tamont ■ amont) X j l— ERrecUp ï
Selon un mode de réalisation de l'invention illustré figures 2 et 3, le circuit d'échappement 18 comporte, en aval de la turbine 19, un dispositif de traitement des gaz brûlés. Un circuit 210, 211 de recirculation, muni d'un refroidisseur 22, capte une partie des gaz brûlés, en amont de la turbine 19 du turbocompresseur, pour les réinjecter avec un débit contrôlé dans le moteur 17, par exemple par l'intermédiaire d'une vanne 31 dite vanne RGE
Selon un mode de réalisation de l'invention illustrée figure 2, le circuit 210 de recirculation des gaz brûlés est formé par un conduit issu directement du collecteur d'échappement 170.
Selon une autre mode de réalisation de l'invention illustrée figure 3, le circuit 211 de recirculation des gaz brûlés est formé par un conduit issu du conduit 18 d'échappement.
Selon un mode de réalisation de l'invention illustrée figure 2, la turbine 30 de récupération d'énergie est disposée en amont de la turbine 19 du turbocompresseur et en aval du circuit 210 de recirculation des gaz brûlés. Plus précisément, selon ce mode de réalisation de l'invention illustré figure 2, la turbine 30 de récupération d'énergie est disposée après la séparation entre l'échappement et le circuit 210 RGE.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustrée figure 3, la turbine 30 de récupération d'énergie est disposée en amont de la turbine 19 du turbocompresseur et en amont du circuit 211 de recirculation des gaz brûlés.
Ce type d'architecture, a pour avantage d'éviter la perte de puissance liée à la division des gaz d'échappement entre le circuit RGE et le circuit d'échappement allant vers la turbine. Ainsi toute la puissance disponible circule via la turbine.
Plus précisément, selon ce mode de réalisation de l'invention illustré figure 3, la turbine 30 de récupération d'énergie est disposée avant la séparation entre l'échappement et le circuit 211 RGE.
Dans le cadre de l'invention on entend par circuit d'échappement 18, le circuit disposé en sortie du collecteur 170 d'échappement et sur lequel est disposé ou pas un conduit 210, 211 de recirculation des gaz brûlés. Plus précisément, le conduit d'échappement 18 est le conduit par lequel vont s'évacuer les gaz d'échappement en sortie du moteur. Ces gaz continuent ensuite à circuler dans ce conduit d'échappement, et selon des modes de réalisation de l'invention, une partie d'entrés eux est déviée dans le conduit 210, 211 de recirculation. Ainsi, lorsque l'on parle de « disposé sur le conduit 18 d'échappement », c'est uniquement sur le conduit 18 d'échappement, indépendamment du fait que la portion concernée du conduit 18 soit en amont ou en aval d'un conduit de recirculation.
Dans le cadre de l'invention, la rotation de la turbine 30 est mise à profit pour assister le fonctionnement du véhicule, par exemple en soulageant l'alternateur dans la production d'électricité et/ou en apportant une assistance mécanique au moteur ou à des éléments de l'architecture moteur tels que le turbocompresseur par exemple.
Dans l'exemple sur la figure 4, la turbine 30 est ainsi accouplée à un générateur électrique 33. Ce générateur 33 peut ensuite servir dans différents cas.
Dans l'exemple de la figure 5, la turbine 30 est ainsi accouplée à ce générateur électrique 33. Un moteur électrique 34 est accouplé au vilebrequin 40 du moteur 17, pour lui apporter une assistance mécanique. Ce moteur 34 est alimenté au moins en partie par l'électricité produite par le générateur 33.
Dans l'exemple de la figure 6, la turbine 30 est accouplée mécaniquement au vilebrequin 40 pour l'assister dans sa rotation. Cet accouplement peut s'effectuer par une transmission 35 qui peut être de tout type, par exemple à courroie(s) et /ou engrenages.
Un avantage de la récupération de puissance en amont du circuit de recirculation des gaz brûlés est l'impact minimal en contrepression sur le moteur. De plus cette récupération d'énergie permet une réduction de consommation de carburant et de pollution selon la réutilisation de l'énergie.
Dans une application à un véhicule automobile, en fonctionnement stabilisé à une vitesse égale à 130km/h, une simulation fait apparaître des gains de consommation très importants présentés sur la figure 7. Sur cette figure, les lignes a, b et c représentent respectivement les résultats pour une architecture de l'art antérieur avec la turbine de récupération d'énergie en aval du turbocompresseur, pour des architectures selon deux modes de réalisation de l'invention illustrés figure 2 et 3. Les flèches illustres le gain sur la consommation en carburant pour chacun des modes de réalisation, e pour le premier mode de la figure 2 et f pour le deuxième mode de la figure 3. Ces résultats correspondent à une comparaison de consommation de carburant liés à la production de puissance électrique (réseau de bord, hybridation...) selon les deux configurations par rapport à une architecture de référence comportant une turbine de récupération d'énergie disposée en aval de la turbine de turbocompresseur. Les valeurs de ces gains dépendent principalement de la manière de réutilisation de la puissance mécanique récupérée sur le l'arbre de la turbine de récupération.
L'invention s'applique à un moteur de véhicule terrestre, par exemple automobile ou camion, naval ou aérien, ainsi qu'aux moteurs de groupes électrogènes et à toutes autres applications utilisant un moteur thermique à turbocompresseur et recirculation haute pression des gaz brûlés.
L'expression "comportant un" doit se comprendre comme étant synonyme de "comprenant au moins un". La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci- dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système moteur comportant un moteur thermique (17) équipé d'un turbocompresseur (13,19) et un circuit (18) d'échappement disposé en sortie du moteur thermique (17), dans lequel une turbine (30) de récupération d'énergie recevant les gaz d'échappement est disposée sur le circuit (18) d'échappement en amont du turbocompresseur (13,19).
2. Système moteur selon la revendication 1, comportant un circuit (210, 211) de recirculation des gaz brûlés.
3. Système moteur selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel la turbine (30) de récupération d'énergie est disposée en amont du turbocompresseur (13, 19) et en aval du circuit (210) de recirculation des gaz brûlés.
4. Système moteur selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel la turbine (30) de récupération d'énergie est disposée en amont du turbocompresseur (13, 19) et en amont du circuit (211) de recirculation des gaz brûlés.
5. Système moteur selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le circuit de recirculation (21) comporte un refroidisseur (14) en aval de la turbine (30).
6. Système moteur selon une des revendications 1 à 5, dans lequel la turbine (30) est accouplée à un générateur électrique (33).
7. Système moteur selon la revendication 6, dans lequel l'énergie délivrée par le générateur (33) est utilisée au moins en partie pour alimenter un moteur électrique (34) d'assistance au vilebrequin (40) du moteur thermique.
8. Système moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la turbine (30) de récupération d'énergie est accouplée mécaniquement au vilebrequin (40) du moteur thermique (17).
9. Système moteur selon une des revendications 1 à 8, dans lequel le moteur thermique (17) est un moteur diesel.
10. Véhicule équipé d'un système moteur tel que défini selon une des revendications 1 à 9.
PCT/FR2016/050706 2015-03-26 2016-03-29 Système moteur avec système de récupération d'énergie Ceased WO2016151270A1 (fr)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2026301B1 (en) * 2020-08-19 2022-04-14 Daf Trucks Nv Alternative Turbo Compounding

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081265A1 (fr) 2005-01-26 2006-08-03 Deere & Company Systeme moteur a turbocompresseur / turbogenerateur comprenant un dispositif de post-traitement d'echappement inter-unite
WO2006098866A1 (fr) 2005-03-14 2006-09-21 Deere & Company Configuration de compose turbo-electrique destine a un systeme generateur electrique/moteur
WO2012163955A1 (fr) * 2011-05-30 2012-12-06 Fpt Motorenforschung Ag Appareil à moteur hybride suralimenté du type turbo-compound
DE102011108194A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Daimler Ag Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
US20130055711A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Douglas C. Hofer Method and system for a turbocharged engine
DE102013001231A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Voith Patent Gmbh Abgasführung einer Abgasnutzturbine für ein Turbocompound-System und Turbocompound-System

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7950231B2 (en) * 2007-10-26 2011-05-31 Deere & Company Low emission turbo compound engine system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081265A1 (fr) 2005-01-26 2006-08-03 Deere & Company Systeme moteur a turbocompresseur / turbogenerateur comprenant un dispositif de post-traitement d'echappement inter-unite
WO2006098866A1 (fr) 2005-03-14 2006-09-21 Deere & Company Configuration de compose turbo-electrique destine a un systeme generateur electrique/moteur
WO2012163955A1 (fr) * 2011-05-30 2012-12-06 Fpt Motorenforschung Ag Appareil à moteur hybride suralimenté du type turbo-compound
DE102011108194A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Daimler Ag Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
US20130055711A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Douglas C. Hofer Method and system for a turbocharged engine
DE102013001231A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Voith Patent Gmbh Abgasführung einer Abgasnutzturbine für ein Turbocompound-System und Turbocompound-System

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3274573A1

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2026301B1 (en) * 2020-08-19 2022-04-14 Daf Trucks Nv Alternative Turbo Compounding

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