Brevet FR2535787A1 — publié le 19840511

_ "Procédé et dispositif pour commander, selon les besoins, le compresseur d'alimentation d'un moteur à combustion interne " L'invention a pour objet un procédé pour commander, selon les besoins, le compresseur d'alimenta- tion d'un moteur à combustion interne, et le dispositif de mise en oeuvre du procédé 6 Il est connu, dans le cas de moteurs à com- bustion interne, de leur raccorder, en fonction des be- soins, des installations de compresseur d'alimentation qui, en amenant de l'air sous pression élevée aux chambres de combustion, peuvent augmenter de façon importante la puise sance délivrée par le moteur à combustion internes par exemple dans le cas des moteurs à compresseur connus depuis le début de la technique des véhicules automobiles De tels compresseurs peuvent être raccordés, à volonté, par le conducteur du véhicule automobile selon la puissance dont on a besoin, mais, généralement toutefois, pendant peu de temps pour éviter d'endommager le moteur. Dans le cas des types de compresseurs de sur- alimentation actuellement utilisés, il s'agit principale- ment de ce que l'on appelle des turbo-compresseurs, qui entraînés à des vitesses de rotation élevées par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, amènent par l'intermédiaire d'une roue de turbine de l'air précomprimé au moteur à combustion interne L'inconvénient, dans le 2.- cas de ces turbo-compresseurs, est leur mise en oeuvre re- lativement brusque à partir d'un seuil de vitesse de rota- tion prédéterminé, au-dessous duquel le moteur à combustion interne, étant donné son rendement relativement réduit du fait de la basse compression initiale ne peut pas fournir une puissance significative. Le procédé conforme à l'invention est carac- térisé en ce que, dans le cas d'un compresseur susceptible d'être embrayé à volonté par un commutateur de position de pleine charge de la pédale d'accélérateur, la commuta- tion en retour sur un fonctionnement du moteur sans com- presseur s'effectue par suite d'une fonction d'auto-maintien seulement lorsque, dans la zone des vitesses de rotation les plus élevées, la courbe de pleine charge sans fonction- nement du compresseur, correspond à peu près à la courbe de débrayage avec fonctionnement du compresseur. Le dispositif pour la mise en oeuvre du pro- cédé conforme à l'invention, est caractérisé en ce qu'il est prévu deux commutateurs respectivement susceptibles d'être actionnés en fonction de la position de la pédale d'accélérateur 9 ces commutateurs branchés en série comman- dant un relais embrayant le compresseur par l'intermédiaire d'un commutateur principal de relais, cependant qu'un con- tact d'auto-maintien du relais est branché en parallèle, en le courtcircuitant, sur le commutateur embrayant le compresseur dans la position de pleine charge de la pédale d'accélérateur. Ces procédé et dispositif, pour la commande, en fonctionz,des besoins, du compresseur d'alimentation présentent l'avantage que le fonctionnement du compresseur est transféré dans la zone de disponibilité souhaitée par le conducteur d'un véhicule équipé d'un tel moteur à com- bustion interne, de sorte que ce conducteur peut, par exem- ple, par déplacement de la pédale d'accélérateur dans une position de pleine charge, embrayer le compresseur, mais 3.- que, d'autre part, le fonctionnement du compresseur pour une étendue de variations susceptible d'être prédéterminée, est maintenu dans une position moyenne même après relâche- ment de la pédale d'accélérateur, si bien que l'apport de puissance du compresseur peut être utilisé et que notam- ment un fonctionnement désagréable du compresseur avec e-m- brayage puis débrayage est évité L'invention permet ainsi, en particulier, de faire fonctionner également le compres- seur à volonté, donc en fonction des besoins dans des zones intermédiaires, le conducteur étant finalement en mesure, soit de maintenir l'apport supplémentaire de puissance par le compresseur, soit de rouler sans compresseur en rédui- sant la consommation et avec un bon rendement D'autres avantages de l'invention découlent de la description, le débrayage du compresseur ne s'effectuant pas pour une po- sition prédéterminée en retour du clapet d'étranglement, donc pour un angle constant du clapet d'étranglement, mais en accord avec la vitesse de rotation considérée du moteur à combustion interne. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés par les dessins joints et sont exposés plus en détail dans la description ci-dessous. la figure 1 montre, par un diagramme sch 6- matisé, la puissance délivrée par un moteur à combustion interne en fonction de la vitesse de rotation avec et sans compresseur, la figure 2 montre le couple délivré par un moteur à combustion interne en fonction de la vitesse de rotation, sous la forme de courbes de pleine charge avec compresseur, de courbes de pleine charge sans compres- seur et sous la forme de courbes de débrayage avec compres- seur. la figure 3 montre, sous forme de schéma de branchement, un exemple de réalisation de la présente invention, 1 4.- la figure 4 montre, selon une forme de l'invention, une variante du dispositif de mise hors cir- cuit du compresseur en fonction de la vitesse de rotation et de la position du clapet d'étranglement. L'invention repose sur le concept de base que, en cas de bsoin, un moteur pour augmenter sa puissance est suralimenté par l'intermédiaire d'un compresseur suscepti- ble d'être raccordé (mécaniquement) Il est ainsi possible, par exemple, de réduire un moteur à une cylindrée donnée et d'en extraire pendant des laps de temps déterminés, en fonction des besoins, par l'intermédiaire du compresseur susceptible d'être raccordé par embrayage, la puissance de sortie plus élevée que l'on souhaite Lorsque le com- presseur est débrayé, le moteur ainsi réduit par la mise en oeuvre de telles conceptions, dispose alors pour la même puissance de propulsion d'un meilleur rendement que le mo- teur initial de base, ce qui aboutit à des économies de carburant importantes (jusqu'à environ 20 o) Si le com- presseur est, par exemple, embrayé du fait qu'il est prévu sur la pédale d'accélérateur un commutateur réagissant en pleine charge et assurant alors l'embrayage du compresseur par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique, il en résulte alors la puissance du moteur avec compresseur, seu- lement lorsque la pédale d'accélérateur est en position de pleine charge, représentée par la courbe I de la figure 1. Si la pédale d'accélérateur est ramenée en arrière, il en résulte alors, conformément à la courbe II, sur la totalité de la gamme des vitesses de rotation du moteur disponible en fonctionnement de-propulsion, et allant de la vitesse de rotation en marche à vide n L jusqu'à N une puissance notablement plus réduite P du moteur. L'invention permet également une marche avec compresseur donc avec une possibilité de puissance supplé- mentaire activée du moteur, dans une zone de puissance in- termédiaire, qui se présente, lors du retour en arrière de 5.- la pédale d'accélérateur à partir de la position de pleine charge ou plein gaz. La bobine de l'accouplement magnétique assu- rant l'embrayage du compresseur est désignée par X Sig par l'intermédiaire d'un commutateur r actionné par un relais R, une tension d'alimentation est appliquée à la bobine à partir d'un raccordement de tension +UBP l'tac- coupleme It magnétique est actionné et embraye le compres- seur. De relais R est en série avec un premier commutateur 51, réagissant dans la position de pleine char- ge, de la pédale d'accélérateur et avec un second commuta- teur 52 de la pédale d'accélérateur qui se trouve fermé et conducteur du courant lorsque la pédale d'accélérateur a atteint et dépassé une position enfoncée prédéterminée cor- respondant à un angle d'ouverture déterminé du clapet d'étranglement de, par exemple e O = 60 à 65 o Enfin, le relais R dispose encore d'un second commutateur r 2 qui, constituant un contact d'automaintien, est branché en parallèle sur le premier commutateur de pleine charge 81 de la pédale d'accélérateur et peut, en conséquence, court-circuiter ce dernier commutateur. La position des commutateurs indiquée en figure 3 représente le fonctionnement du moteur à combus- tion interne avec une position de la pédale d 9 accélérateur pour laquelle le clapet d'étranglement a dépassé l'angle prédéterminé C O 0, mais ne se trouve toutefois pas dans la position de pleine charge Le fonctionnement est alors le suivant: L'embrayage du compresseur est effectué alors par l'intermédiaire du commutateur Si sur la pédale d'accé- lérateur, lorsque celle-ci est enfoncée dans la position de pleine charge Il en résulte également une référence nette pour le conducteur Le relais R est mis sous tension par l'intermédiaire des commutateurs 51 et 52 branchés en 6;- série et ferme son premier contact de commutation r 1 Simul- tanément, le relais R ferme son contact d'auto-maintien r 2 de sorte que la pédale d'accélérateur peut quitter la position de pleine charge sans que cela aboutisse immédia- tement à un débrayage du compresseur. Le débrayage du compresseur a lieu ensuite dans le cas d'un premier exemple de réalisation de la pré- sente invention en ce que la position de la pédale d'accé- lérateur est déplacée vers l'arrière par le conducteur dans une mesure telle que cela correspond à un angle d'ouvertu- re cn O correspondant à un angle de clapet d'étranglement d'environ 60 à 650 Dans ce cas, le second commutateur 82 de la pédale d'accélérateur s'ouvre et met hors tension le relais R L'angle t> tant du clapet d'étranglement doit être choisi de façon que, comme le montre la figure 2, la courbe de pleine char- ge III sans compresseur correspond à la courbe de mise en circuit IV avec compresseur, la courbe de pleine charge avec compresseur étant désignée par Y, les courbes carac- téristiques sur la figure 2 indiquent respectivement le couple moteur MM disponible dans la gamme des vitesses de rotation ni à nmax Par l'allure de la courbe de mise en circuit IV avec compresseur pour un angle de clapet d'étran- glement C( O constant, on peut voir que, dans la gamme inférieure des vitesses de rotation, la courbe de mise en circuit IV diffère de la courbe à pleine charge III sans compresseur, alors que, par contre, dans la gamme des vi- tesses de rotation supérieures, une bonne coïncidence est obtenue Cette différence signifie que pour des vitesses de rotation inférieures, lorsque l'angle prédéterminé du clapet d'étranglement est franchi du fait du retour en arrière de la pédale d'accélérateur et qu'ainsi le fonc- tionnement avec compresseur est supprimé, le couple déli- vré au moment du débrayage du compresseur ne peut plus être obtenu lorsque le conducteur (pour cette vitesse de rota- 7.- tion), passe en pleine charge, mais sans embrayage du compresseur On peut voir, par ailleurs, que, dans la zone des vitesses de rotation inférieures, grâce au choix d'un autre étage de vitesse (vitesse de rotation plus élevée du moteur), la puissance peut être apportée même sans compresseur, si bien que la commande à la base de l'invention du fonctionnement du compresseur offre une solution satisfaisante sur l'étendue des angles du clapet d'étranglement et des vitesses de rotation disponibles, Conformément à une réalisation avantageuse de l'invention, une meilleure co 5 ncidence peut être ob- tenue également pour la gamme des vitesses de rotation in- férieures, entre la courbe de pleine charge sans compres- seur et la courbe de mise en circuit avec compresseur, grâce à une modification appropriée de la valeur de dé- brayage cz -une forme en principe quelconque, emmagasine la courbe re- présentant la relation entre l'angle de débrayage ( et la vitesse N du moteur, Ce bloc fonctionnel est prévu de façon qu'il compare la courbe ainsi emmagasinée avec les valeurs se présentant effectivement lors du fonctionnement du moteur à combustion interne et, en cas de coïncidence, il délivre à sa sortie A un signal d'ouverture pour le se- cond commutateur 82 ', grâce à quoi le relais R pour l'ac- tionnement de l'accouplement magnétique du compresseur tom- be la courbe prédéterminée de la relation entre l'angle d'ouverture > et la vitesse de rotation peut 8 tre en- gendrée par un générateur de fonction dans le bloc fonc- tionnel FB ou bien y être emmagasinée d'une autre façon quelconque analogique ou numérique Dans le cas d'une mé- morisation analogique et d'une comparaison analogique, les valeurs ç peuvent, par exemple, être obtenues à l'aide d'un potentiomètre P sur la pédale d'accélérateur et être appliquées au bloc fonctionnel FB Une tension analogique 8. proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur peut, par exemple, être obtenue par intégration d'impulsions d'allumage au moyen d'un filtre pass-bas et d'un disposi- tif de mise en forme d'impulsions branché en amont. Grâce à la réalisation selon la figure 4, la courbe de mise en circuit avec compresseur peut égale- ment se placer, comme on le souhaite, dans la zone des vitesses de rotation inférieures ainsi que cela est indi- qué en trait-point en figure 2 sous la référence IV' Sans modification des gaz, le conducteur dispose alors, lors du retour en arrière de la pédale des gaz au-delà de la posi- tion C redonne des gaz de façon à parvenir dans une position voi- sine de la position de pleine charge. 9.- REVENDICAT ION S 1 Procédé pour commander, selon les besoins, le compresseur d'alimentation d'un moteur à combustion in- terne, procédé caractérisé en ce que, dans le cas d'un compresseur susceptible d'être embrayé à volonté par un commutateur (Sl) de position de pleine charge de la pédale d'accélérateur, la commutation en retour sur un fonctionne- ment du moteur sans compresseur s'effectue par suite d'une fonction d'auto-maintien seulement lorsque, dans la zone des vitesses de rotation les plus élevées 9 la courbe de pleine charge (III) sans fonctionnement du compresseur, correspond à peu près à la courbe de débrayage (IV) avec fonctionnement du compresseur, 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la commutation en retour steffectue lors du franchissement vers le bas d'un angle constant prédéterminé du clapet d'étranglement en ramenant en arrière la pédale d'accélérateur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractté risé en ce que la commutation en retour sur le fonctionne- ment du moteur sans compresseur s Oeffectue en fonction d'une valeur de débrayage () variant avec la vitesse de rotation (n) du moteur de façon que, sur la totalité de l'étendue utilisable des vitesses de rotation, la courbe de pleine charge sans fonctionnement du compresseur codné cide essentiellement à la courbe de débrayage avec fonc= tionnement du compresseur, 4,._ Dispositif pour commander, en fonction des besoins, un compresseur deun moteur à combustion inter- ne, en mettant en oeuvre le procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à 3, dispositif caractérisé en ce qu'il est prévu deux commutateurs (Si, 82) respectivement susceptibles d'être actionnés en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ces commutateurs branchés en série commandant un relais (R) embrayant le compresseur par 10.- l'intermédiaire d'un commutateur principal de relais (rl), cependant qu'un contact d'auto-maintien (r 2) du relais (R) est branché en parallèle, en le court-circuitant, sur le commutateur ( 51) embrayant le compresseur dans la position de pleine charge de la pédale d'accélérateur. 5. Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que le second commutateur ( 52), pour une position de la pédale d'accélérateur résultant du retour en arrière de cette pédale et correspondant à un angle prédéterminé ( O = 60 à 65 ) du clapet d'étranglement, s'ouvre et débraye ainsi le compresseur. 6. Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que le second commutateur ( 52), pour dé- brayer le compresseur, s'ouvre pour arie position angulaire du clapet d'étranglement résultant du retour en arrière de la pédale d'accélérateur et variable en fonction de la vi- tesse de rotation du moteur. 7. Dispositif selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce qu'il est prévu un bloc fonctionnel (PB), auquel sont appliqués à partir d'émetteurs, des signaux d'état de fonctionnement (vitesse de rotation n, position angulaire " du clapet d'étranglement), et dans lequel est emmagasinée, sous la forme d'une courbe, la relation entre la valeur de débrayage () de compresseur et la vitesse de rotation du moteur, de façon que la courbe de pleine charge sans fonctionnement du compresseur correspon- de pour l'essentiel à la courbe de débrayage avec fonction- nement du compresseur sur toute la gamme des vitesses de rotation utilisables (n à nmax).