Brevet FR2474583A1 — publié le 19810731

Réservoir d'air de compensation à volume variable avec système d'asservissement pour turbo-compresseur. La présente invention concerne un dispositif qui s'applique aux moteurs à explosion équipés de turbo-compresseurs mûs par les gaz d'échappement. Jusqu'à maintenant les compresseurs d'air de carburation pour moteurs à explosion étaient à entrainement mécanique ou électrique, ce problème d'inertie ne se posait donc pas. L'objet de la présente invention est de compenser l'inertie de l'ensemble mobile des turbo-compresseurs à monter rapidement en régime, lors des sollicitations rapides de l'accélérateur. A cet effet, on supprime le passage "à vide" durant les accélérations, en plaçant un réservoir d'air de compensation monté en dérivation sur le circuit d'alimentation en air de carburation du moteur, son ouverture étant commandée par un système d'asservissement. Celui-ci permet un appoint d'air de combustion progressif , maximum depuis le ralenti jusqu'au régime de pointe et seulement partiel pour une accélération située dans le régime intermédiaire. Ce système d'asservissement qui peut être soit pneumatique, soit hydraulique,soit électrique,soit électronique assure sssutlac un meilleur mélange aircarburant, donc un rendement supérieur et par la meme une diminution de consommation et moins de pollution. La durée de vie des moteurs est également prolongée par la suppression des excès de carburant dans les cylindres. Pour ce faire, il est nécessaire de prévoir un turbo-compresseur fournissant au régime moyen 'utilisation du moteur ,une masse d'air de carburation égale à celle nécessaire au moteur à son régime maximum, pour assurer un rem plissage correct du réservoir d'air de comDensation. Ce réservoir d'air doit être à volume variable. I1 est réalisé en matériau soit souple et élastique, soit rigide avec une variation de volume,obtenue soit par une membrane, soit par un piston, la membrane étant élastique et le système à piston étant maintenu soit par un ressort, soit par un matélas gazeux compressible. Durant le prélèvement d'air dans le réservoir, la dimi nution du volume du réservoir ramène à une valeur moindre la chute de la pression d'air. Ce réservoir possède donc une masse d'air de réserve qui sert à compenser l'inertie du turbo-compresseur et par la, son insuffisance de débit durant la période d'accélération rapide. Une description détaillée du dispositif fait suite pour une meilleure com nréhension de la présente invention. Tel y est donné à titre d'exemples, non limitatifs deux modes de réalisation se référencant aux dessins annexés: Figure 1 : Ensemble du dispositif avec système d'asservissement pneumatique. Figure 2 : Détail du système d'asservissement hydraulique. Figure 1 : Le turbo-compresseur (1) envoie de l'air de carburation sous pression au moteur(l0) par le conduit (6) à travers le clapet anti-retour(7) et le volet de commande d' accélération(9), et également dans le réservoir (2) à travers le clapet anti-retour taré(5). Le réservoir est muni d' un clapet de surchage(3) taré à la pression d'air maximum nécessaire. Ce clapet peut être monté directement sur le compresseur. Le tarage du clapet (5) est légèrement inférieur à celui du clapet (3). Le réservoir comnorte une membrane élastique se déformant suivant le pointillé lors de la mise en pression. Du réservoir (2) part également un conduit (16) arrivant entre le volet(9) et le clapet(7) ,fermé par le clapet (8),commandé par le déplacement du piston (14). Durant une accélération lente: le volet(9) s'ouvre, le levier (11) se déplace lentement vers la droite entrainant le cylindre (13). Le piston (14) est légèrement maintenu par le ressort (19). L'air contenu dans le cylindre(l3) du fait de son déplacement lent a le temps de s'évacuer par l'orifice calibré (183 sans pousser le piston(l43, donc sans effet sur le clapet (8). Durant une accélération rapide: le volet(9) s'ouvre, le levier (11) se déplace rapidement vers la droite,entrainant le cylindre (13). L'air contenu dans celui-ci n'a pas le temps de s'évacuer rapidement par l'orifice calibré tl88,il pousse le piston(l4) en étirant le ressort(19). Le clapet(8) s'ouvre libérant l'air en réserve dans le réservoir (2) qui vient alors en appoint pour assurer une bonne carburation et supprimer le passage "àvide". Le moteur monte rapidement en régime ainsi que le turboecompresseur. L'air qui était contenu dans le cylindre (13) s'est évacué lentement par l'orifice(18), le piston(l4) revient à sa position initiale et le clapet (8) est refermé. La mise sous pression d'air du réservoir(2) peut à nouveau s'effectuer jusqu a sa prochaine sollicitation. En décélération rapide le levier(ll) doit revenir rapidement vers la gauche sous l' effet du ressort(203. De ce fait, le cylindre(l3) se trouve en dé pressîon,l'entrée d'air y étant freinée par ltorifice calibré(18). Mais sous l'effet de la dépression le clapet anti-retour de l'orifice (15) s'ouvre en laissant un grand passage l'air. La décélération se fait donc ainsi normalement sans aucun freinage. Lors d'accélérations de faibles amplitudes depuis le ralenti: le cylindre (13) n1 est pas sollicité le déplacement de sa commande se faisant à travers la boutonnière (12), laquelle peut soit faire partie intégrante du cylindre, soit de la commande d'accélération. La figure 2 : représente un second mode de réalisation, le système d'asser- vissement utilisant dans ce cas un fluide liquide : le cylindre(l3) est fermé à ses deux extrémités, la tige du piston passe par un joint étanche(4). Un réservoir de liquide situé à la partie supérieure du cylindre compense les fuites, la dilatation et le volume de la tige du piston. L'élasticité de l'air est remplacée par le ressort(21) qui travaille à la compression. Le fonctionnement général restant le même que dans la nremière réalisation. Le volume du réservoir neut être assez restreint, étant donné que son appoint maximum est fourni entre le ralenti et le début du régime moyen d'utilisation Au delà le turbo-compresseur travaille normalement et n1 a besoin que de très peu d'appoint pour les reprises rapides. La progressivité en temps et en vitesse du système d'asservissement, est fonc tion du volume du cylindre et de la dimension de l'orifice d'évacuation. Dans les hauts régimes l'ouverture du volet(9) peut entrainer 11 ouverture du clapet(8). Cela est sans effet,car les pressions d'air dans le conduit (6) et dans le réservoir(2) sontssmblables. L'admission de l'air de compensation est progressive;elle est maximum depuis le ralenti jusqu'au régime de pointe par le déplacement total du cylindre (13); et seulement partielle pour une accélération située dans les régimes intermSdiaires, ce qui est normal. De conception simple, ce dispostitif supprime pour les moteurs à turbo-comssr presseurs le passage "à vide" en apportant un rendement accru par une meilleure carburation, avec pour conséquence moins de consommation de carburant et moins de pollution;La durée de vie des moteurs étant par ailleurs prolongée. Cette invention est applicable à tous les moteurs à explosions qu'ils soient fixes ou mobiles. REVENDICATIONS I-Reservoir d'air de compensation(2) applique aux moteurs à explosions équipés de turbo-comprsseurs (I) mus par les gaz d'échappement, caractérisé par le fait au'il est à volume va -riable,qu'il est monté en ddrivation sur le cirouit d'alim -entation en air de carburation du moteur et aue son ouvertu -re est commande par un système d'asservissement progressif (13.14.18) à tous les régimes, mais non sollicité par les ac -célérations de faibles amDlitudes. 2- Réservoir d'air de oompensation,eelon la revendication I caractérisé par le fait que la diminution de volume durant son aotion de compensation est obtenue par sa structure sou- -le et elastique(17),ce qui permet de ramener à une valeur moindre 1A chute de pression durant le prélèvement. 3- Réservoir d'air de oompensation,selon la revendication I caractérisé par le fait que la diminution de volume durant son action de compensation peut ètre obtenue dans le cas d'un réservoir rigide ,soit par une membrane élastique(17), par un système piston-ressort, par un système piston-air,sollicité 'soit par l'augmentation, soit par la diminution de la prese- -ion d'air. 4- Réservoir d'air de compensation,selon la revendication I, caractérisé par le fait aue la progressivité du système d'ae- -servissement est obtenue en temps et en vitesse d'une part par le volume du cylindre(13) et d'autre part par le débit admis par un orifice calibré(18). 5-Réservoir d'air de compensation, selon la revendication I, caractérisé par le fait que la commande du système d'asservi- seement lors des accélérations de faibles amplitudes peut ètre annulée du fait que le déplaoement de la commande d'accéléra- tion se fait à travers une boutonnière(12) dont les dimensions limitent l'amplitude. 6- Réservoir d'air de compentation,selon la revendication pré- cédente,caractérisé par le fait Que la boutonnière est partie intégrante, soit du cylindre(13) soit de la commande d'accé- lération(II). 7- Réservoir d'air de compensation, selon la revendication I caractérisé par le fait que le système d'asservissement peut être soit hydraulique(fig 2),soit pneumatique, soit électri -que, soit electronique.