Brevet FR2556781A1 — publié le 19850621

Dispositif de suralimentation à limitation de couple. L'invention concerne les moteurs suralimentes par turbocompresseur. Le but évident de la suralimentation par turbocompresseur est d'augmenter le taux de remplissage pour améliorer les performances. Cependant, en raison du principe de régulation du turbocompresseur par bipasse (waste gate), il est difficile d'obtenir un gain de puissance intéressant sans accrottre dans des proportions semblables ou supérieures le niveau de couple. Or pour différentes raisons, qui tiennent pour l'essentiel à la résistance à la fatigue de l'ensemble de la transmission, le couple ne doit pas dépasser un certain seuil. Cela impose donc d'utiliser un dispositif auxiliaire qui, tout en limitant le couple1 n'affecte pas le niveau de puissance. Habituellement, pour résoudre ce problème, on utilise des particularités de réglage ou des dispositifs auxiliaires ayant pour effet de réduire l'avance à l'allumage, donc de diminuer le rendement du moteur, dans les conditions de fonctionnement où le couple serait trop élevé. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents, c'est-à-dire de limiter le couple sans affecter le niveau de puissance, mais également sans affecter le rendement du moteur. L'invention consiste à agir, non pas en réduisant l'avance à l'allumage, mais au contraire en limitant la pression dans le collecteur à une valeur déterminée par la fermeture automatique du papillon des gaz ou d'un papillon supplémentaire, malgré l'action du conducteur, puis à laisser monter progressivement la pression dans le collecteur jusqu a l'obtention de la puissance maximale. Cette action de fermeture est de préférence assurée par voie pneumatique à l'aide d'une pression de commande, décroissante lorsque le régime moteur croit, et qui est élaborée par mixage, à travers des étrangleurs calibrés, de la pression du collecteur et de la dépression avant compresseur, avec possibilité de corrections supplémentaires à l'aide d'électrovannes. D'autres particularités de l'invention apparattront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente les courbes du couple moteur en fonction du régime moteur dans divers cas; la figure 2 représente un premier mode de réalisation du dispositif de commande à un seul papillon; la figure 3 est une vue transversale partielle des organes de commande de la figure 2; la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation à deux papillons; la figure 5 représente le dispositif d'élaboration de la pression de commande: et la figure 6 est une vue d'ensemble d'un moteur équipé de ce dispositif. Sur la figure 1 on a représenté par I la courbe du couple en fonction du régime pour un moteur normal à turbocompresseur, et l'on voit que cette courbe part d'une valeur moyenne du couple pour monter dans des proportions assez importantes pour être dangereuse, avant de redescendre aux environs du couple initial pour le régime maximum. En comparaison, la courbe idéale représentée en 2, que l'invention s'efforce d'obtenir, fournirait un couple sensiblement constant, ou légèrement croissant entre deux points extrêmes, et principalement entre 2000 et 5000 tours/minute par exemple. La troisième courbe 3 est une courbe auxiliaire déduite de la courbe 1 et décalée volontairement vers le bas de manière à permettre d'utiliser un carburant ayant un indice d'octane plus faible, comme cela sera exposé par la suite. Toutes ces courbes s'entendent naturellement à pleine charge, c'est-à- dire avec le papillon des gaz ouvert au maximum. Pour obtenir cette limitation de couple illustrée par la courbe 2, il est prévu selon l'invention de maintenir la pression dans le collecteur d'admission constante, ou légèrement croissante. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu à l'aide d'une commande pneumatique qui agit pour étrangier l'admission sous effet d'une pression de commande élaborée par un montage approprié. Dans le premier mode de réalisation, représenté sur les figures 2 et 3, on utilise un seul papillon des gaz 4 monté sur un axe 5 qui est solidaire d'un levier 6, lequel levier est actionné par un autre levier 7 commandé par le câble 8 de commande d'accélération provenant de la pédale d'accélérateur, tandis qu'un ressort de rappel 9 ramène ce levier 7 en butée contre la butée de ralenti réglable 10. Inversement la traction maximum sur le câble 8 amène le levier 7 contre la butée ll d'ouverture maximum. Conformément à l'invention, dans ce mode de réalisation le levier 7 entraîne le levier 6 par l'intermédiaire d'un ressort 12 lorsqu'on agit sur la commande d'accélérateur 8. Cette action a par conséquent pour effet d'ouvrir progressivement le papillon 4, en tout cas jusqu'à ce que le levier 6 vienne buter sur une butée mobile 13 commandée par la tige 14 d'une capsule pneumatique 15 et ayant elle-même une course limitée par une butée 16 de fermeture maximum. En effet lorsque le levier 6 rencontre cette butée 13, le levier 7 continue à touner sous l'effet du câble 8 en comprimant le ressort 12 mais sans entraîner le levier 6, ce sorte que ltouverture du papillon 4 n'est plus à ce moment la sous la dépendance du conducteur. La capsule pneumatique 15 comporte une membrane 17 separant une chambre 18, recevant par 19 une pression de commande, d'une autre chambre 20 mise à l'atmosphère par l'orifice 21 et contenant un ressort de rappel 22. Une augmentation de la pression de commande arrivant en 19 a donc pour effet de limiter l'ouverture du papillon 4, et de provoquer ainsi un étranglement d'autant plus important que cette pression est plus élevée. Dans le mode de réalisation de la figure 4, on a un papillon des gaz 4 commandé par un levier 7a d'une manière tout à fait ordinaire, et la fonction de limitation est assurée par un deuxième papillon 4a, actionné directement par la capsule pneumatique 15 analogue à la précédente et par l'intermédiaire d'un autre levier 6a. La encore l'augmentation de la pression de commande arrivant par 19 a pour effet d'augmenter l'effet d'étranglement du papillon 4a, qui s'ajoute à celui du papillon normal 4. Les deux papillons 4 et 4a peuvent être disposés dans un même bottier, ou dans des boîtiers séparés, comme dans l'exemple qui sera repris sur la figure 6. Pour élaborer cette pression de commande, on utilise le montage repré senté sur la figure 5. Sur cette figure on voit le débimètre 23 placé sur la conduite d'aspiration 24 provenant du filtre à air et alimentant la partie compresseur 25 du turbocompresseur par l'intermédiaire d'une canalisation 26 dans laquelle se trouve interposé un venturi 27. La canalisation 28 sert à prélever la pression dans le collecteur d'admission, cette pression résultant de l'effet du compresseur 25, lui-même régulé par le bipasse habituel (Wastegate). Par ailleurs, on prélève par une autre canalisation 29 la dépression créee au centre du venturi 27. Finalement, la pression de commande 19, 18 est obtenue par l'effet combiné de cette pression en 28 et de cette dépression en 29 qui sont mises l'une et l'autre en communication avec 19 par l'intermédiaire respectivement d'un étrangleur 30 et d'un étrangleur 31. Pour la partie ascendante de la courbe 1 de la figure 1, l'effet de la surpression croissante arrivant en 28 est prépondérant sur celui du venturi, le débit d'air aspiré étant encore d'une valeur modérée, ce qui a pour effet d'augmenter la pression de commande 19 de la capsule pneumatique 15 afin de fermer progressivement le papillon 4 ou 4a d'une quantité qui représente schématiquement la différence croissante d'ordonnées entre la courbe 1 et la courbe 2. Au contraire pour la partie descendante de la courbe 1 qui fait suite à la précédente, la surpression du turbocompresseur n' augmente plus sensiblement, tandis que la dépression du venturi augmente dans des proportions importantes, de sorte la pression de commande 19 va en décroissant afin de correspondre à la différence d'ordonnées entre la courbe 1 et la courbe 2 sur la partie droite de la figure 1.Grâce à l'invention on obtient donc l'effet désiré d'une manière extrêmement simple et économique. A titre de perfectionnement on peut constater que, les couples admissibles par les boites de vitesse étant d'autant plus forts que le rapport de botte est plus élevé, il peut être intéressant de supprimer la régulation à partir d'un rapport de boite où le couple admissible est suffisant. Il s'agit donc à partir de ce rapport que la capsule pneumatique 15 d'étranglement soit alimentée à sa pression minimale, ce qui s'obtient selon l'invention en alimentant une électrovanne 32 interrompant l'arrivée de la pression collecteur. Par ailleurs lorsqu'on veut fonctionner à l'essence ordinaire, ou d'une manière générale avec un carburant ayant un indice d'octane plus faible, il est nécessaires, pour éviter le cliquetis d'imposer, pour une meme avance à l'allumage, une pression de suralimentation plus faible. Ceci est obtenu selon l'invention en utilisant une canalisation 33 qui permet à la pression collecteur prélevée en 28 de chuter légèrement grâce à une fuite assurée par une deuxième électrovanne 34 et un étrangleur 35, qui peut déboucher par exemple dans la conduite 26.Un simple interrupteur à commande manuelle permet par conséquent, en ouvrant l'électrovanne 34, d'obtenur l'étranglement minimum qui convient pour la marche au super, tandis qu'en fermant l'electro- vanne 34 on obtient la compensation maximale qui convient pour l'essence ordinaire et qui correspond à la courbe 3 de la figure 1 décalée vers le bas par rapport à la courbe 1. Dans ce cas, la pression dans le collecteur sera différente ce qui peut permettre de faire varier d'autres paramètres. A titre de perfectionnement, on peut également utiliser un dispositif électroacoustique de détection de cliquetis et lui faire commander une autre électrovanne 36 qui fait déboucher la mne canalisation 33 dans Ia canalisation 26 par un autre étrangleur 37. La encore l'électrovanne est ouverte pour le fonctionnement normal et se ferme lors de la détection du cliquetis pour obtenir la compensation maximale. Sur la figure 6 on retrouve les mêmes organes représentés par les mêmes références, avec entre autres le moteur 38, son collecteur d'admission 39, son collecteur d'échapppement 40, qui alimente l'étage turbine 41 du turbocompresseur, avec la capsule 42 de commande du bipasse (waste-gate) de l'éta- ge turbine 41, et également le filtre à air 43. Naturellement tout ce qui précède a été décrit avec l'utilisation classique de commande des gaz par papillon. Il est cependant bien entendu que la même invention s'appliquerait à tout autre type de commande des gaz, par exemple par boisseau tournant ou par boisseau à guillotine. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suralimentation d'un moteur thermique (38) à turbocompresseur (25 et 41) avec limitation du couple, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour étrangler le débit des gaz entre l'étage compresseur (25) et le collecteur d'admission (39), ce moyen étant commandé par une capsule pneumatique (15) sous la dépendance d'une pression de commande (19), ladite pression de commande étant élaborée par mixage à travers des orifices calibrés (30 et 31), d'une part de la pression (28) provenant du collecteur (39), et d'autre part de la dépression (29) prélevée dans un venturi (27) interposé en amont du compresseur (25). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capsule pneumatique (15) agit par limitation de course de l'organe normal (4) de commande des gaz. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capsule pneumatique (15) agit sur un organe d' étranglement supplémentaire (4a) situé en amont ou en aval de l'organe normal (4) de commande des gaz. 4. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une electrovanne (32) commandant l'arrivée de la surpression (28) prélevée au collecteur d'amidssion (39) à la zone de mixage (19) et commandée pour être fermée pour les rapports de botte élevés. 5. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu' il comporte une électrovanne de fuite (34) à commande manuelle permettant d'affaiblir la pression (28) prélevée au collecteur (39) en la laissant fuir à travers un orifice calibré (35) ou au contraire d'interrompre cette fuite dans le cas d'un fonctionnement avec un carburant à indice d'octane faible. 6. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une électrovanne de fuite (36) permettant d'affaiblir la pression (28) prélevée au collecteur (39) en la laissant fuir à travers un orifice calibré (37), ladite électrovanne étant commandée par un dispositif de détection du cliquetis pour être fermée à partir du régime où le cliquetis a été détecté.