Brevet FR2550580A1 — publié le 19850215

DISPOSITIF DE RACLAGE DE LA PRESSION DE SURALIMENTATION POUR iO'r'LIRS A COMBUSTION INTERNE. I'lnvention se rapporte à la suralimentation des moteurs à com oustion interne et vise plus particulièrement un dispositif de réglage de la pression de suralimentation. Pour certaines applications de moteurs suralimentés, il peut être nécessaire de limiter notablement le couple à bas régime et à pleine charge dans une partie du domaine de fonctionnement, tout en disposant du couple optimal dans les autres conditions. Par ailleurs, on sait qu'il est avantageux, si l'on considère le rendement du moteur, de réduire la contre-pression à 1 'échappe- ment en réglant la pression de suralimentation en fonction des besoins du moteur, en particulier dans le fonctionnement en phase atmosphérique ; mais, ce faisant, il y a un risque d'augmenter le délai de réponse en accélération. Pour régler la pression de suralimentation d'un moteur équipé d'un turbocompresseur, on adapte généralement le débit de gaz actionnant la turbine à l'aide d'une vanne de dérivation qui établit une communication entre l'amont et 1' aval de la turbine; dans des réalisations connues, la vanne de dérivation est actionnée par un dispositif électro-pneumatique, sous contrôle d'un calculateur électronique sur la base d'une table des conditions de fonctionnement du moteur. L'invention se propose, sans recourir à un calculateur électronique - de limiter le couple à bas régime et à pleine charge, et de le rétablir progressivement à sa valeur optimale vers les hauts régimes, dans certaines conditions de fonctionnement - de fonctionner sans limitation du couple à pleine charge à tous les régimes, dans d'autres conditions ; et - de réduire la pression de suralimentation en phase atmosphé rlque, avec une compensation partielle de l'augmentation du délal de réponse lié à cette disposition. A cet t effet, elle a pour objet un dispositif de réglage de la pression de suralimentation, du type comprenant notamment une vanne de dérivation dont la soupape est mue par un vérin pneumatique, qui, suivant une particularité de l'invention, comporte un dispositif de commande électro-pneumatique constitué par - une tuyère à deux étages destinée à générer un signal de com mande de cette vanne de dérivation - deux électro-vannes et leurs contacteurs de commande respec tifs - une valve manométrique ; et - un orifice calibré. Suivant une autre particularité de l'invention, ce dispositif de commande électro-pneumatique comporte un clapet anti-retour destiné à empêcher la pression appliquée au vérin de la vanne de dérivation de dépasser instantanément la pression de commande. Suivant une autre particularité de l'invention, deux orifices calibrés sont associés respectivement à ces deux étages de tuyère de façon à combiner les signaux de pression issus de ceux-ci. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, d'un mode de réalisation préférentiel donné à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de réglage d la pression de suralimentation pour moteurs à combustion interne, conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente des courbes d'évolution de la pression dans le collecteur d'admission à pleine charge en fonction du regime du moteur, suivant trois modes différents de fonction nement. Comme le montre la figure 1, un moteur à combustion interne 1 est alimenté par des conduits 2, 3, 4 et 5, un échangeur 6 et un papillon de gaz 7 ; il est équipé d'un turbocompresseur 8, 9 dont la turbine 9 reçoit les gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un collecteur 10 et échappe dans un conduit d'échappement 11. Le débit de gaz actionnant la turbine est réglé par une vanne de dérivation comportant une soupape 12 mue par un vérin pneumatique 13. Ce ressort du vérin pneumatique et la cinématique de commande de la soupape sont déterminés en fonction de la plus faible valeur de pression de suralimentation à respecter, c'est-à-dire que la réaction du ressort est nettement inférieure aux valeurs couramment retenues. Le dispositif de commande électro-pneumatique selon l'invention comprend - une tuyère à deux étages 14, 14' - deux électro-vannes 15 et 17, et leurs contacteurs de commande respectifs 16 et 18 - une valve manométrique 19 - un clapet anti-retour 20 ; et - un orifice calibré 21. Ce dispositif peut être complété, dans certains cas, par deux orifices calibrés 22 et 23. Le dispositif de réglage de la pression de suralimentation précédemment décrit, qui-incorpore un dispositif de commande électropneumatique, fonctionne de la manière suivante. La fonction de la tuyère à deux étages 14, 14' est de générer un signal de pression statique dont le taux de croissance en fonction du débit d'alimentation du moteur 1 est très sensiblement inférieur à celui de la pression génératrice de l'écoulement ; on 3 obtient aisément un rapport de 2 à l entre les évolutions de ces deux pressions, sans perte de charge prohibitive ; cette propriété est essentielle. En se référant aux figures 1 et 2, on peut distinguer trois modes de fonctionnement par rapport à celui qui correspond au maintien de la vanne de dérivation 12 en position fermée et qui est illustré par la courbe I de la figure 2. La courbe II de la figure 2 correspond à un mode de fonctionnement basé sur une limitation du couple à bas régime et à pleine charge. Le circuit de l'électro-vanne 15 est ouvert, celui de 1'électrovanne 17 est fermé ; la pression statique issue du deuxième étage 14' de la tuyère s'exerce sur la membrane du vérin 13 de la vanne de dérivation 12, dont le ressort a été adapté pour ce cas de fonctionnement. L'écart par rapport à la pression génératrice, information nabituellement utilisée pour manoeuvrer la vanne de dérivation 12, d'abord faible, augmente sensiblement comme le carré du débit ; on réalise ainsi une diminution relative de l'information de commande en fonction du débit, qui induit une augmentation de la pression de suralimentation. L'orifice calibré 21 n'intervient pas dans ce cas de fonctionnement.Par contre, on peut adapter l'information de commande en combinant les signaux de pression issus du premier étage 14 et du second étage 14' de la tuyère à l'aide des deux orifices calibrés 22 et 23. La courbe III de la figure 2 correspond à un mode de fonctionnement normal. Les circuits d'excitation des électro-vannes 15 et 17 sont fermés par les contacteurs 16 et 18. Le signal de commande issu de la tuyère, éventuellement à travers les calibrages 22 et 23, doit soulever la membrane porte-clapet de la valve manométrique 19, contre la réaction du ressort, pour pouvoir s'exercer sur le vérin 13 de la vanne de dérivation 12 ; tant que le signal de commande est inférieur au tarage de la valve manométrique 19, le vérin 13 est soumis à la pression atmosphérique par l'orifice calibré 21 et le clapet 12' de la vanne de dérivation 12 est appliqué sur son siège, ce qui accélère la montée en pression par rapport aux solutions connues dans lesquelles l'ouverture est déterminée par le tarage de la vanne de dérivation. Lorsque le signal de pression excède le tarage de la valve manométrique, on rejoint progressivement le mode de fonctionnement du cas précédent à partir d'un régime du moteur déterminé. Le clapet anti-retour 20 permet, en particulier lors des reprises "pied à fond" après relevé de pied brutal (cas des changements de rapport de boite de vitesses par exemple), d'éviter que la pression appliquée au vérin de la vanne de dérivation ne soit supérieure instantanément à la pression de commande. Par cette disposition, mais en appliquant à la valve manometrique un signal dont l'évolution relative serait moins importante, par exemple la pression régnant dans le collecteur d'admission, on peut réguler la pression à un niveau quasi-constant à partir du seull d'ouverture ; ce cas est illustré par la courbe IV de la figure 2. La courbe V de la figure 2 correspond à un mode de fonctionnement économique. Les circuits d'excitation des électro-vannes 15 et 17 sont ouverts, par l'intermédiaire d 'une commande automatique dépendant, par exemple, de la position de la commande des gaz, ou manuelle ; le vérin 13 de la vanne de dérivation est alors soumis à une pression régnant au refoulement du compresseur, choisie pour sa valeur relative élevée. Cette disposition, conjuguée à la faible valeur du tarage du vérin 13 de la vanne de dérivation 12, entraîne l'ouverture précoce du clapet 12', ce qui engendre une augmentation de rendement du moteur par suite de la diminution de la contre-pression à l'échappement. Les dispositions qui viennent d'être décrites peuvent être appli quées utilement à des moteurs équipés de compresseurs entraînés mécaniquement. KEVENDICATTONS 1. Dispositif de réglage de la pression de suralimentation pour moteurs à combustion interne, du type comprenant notamment une vanne de dérivation (12) dont la soupape (12') est mue par un erin pneumatique (13), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande électro-pneumatique constitué par - une tuyère à deux étages (14) et (14') destinée à générer un signal de commande de cette vanne de dérivation (12) - deux électro-vannes (15) et (17) et leurs contacteurs de com mande respectifs (16) et (18) - une valve manométrique (19) ; et - un orifice calibré (21). 2. Dispositif de réglage de la pression de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce dispositif de commande électro-pneumatique comporte un clapet anti-retour (20) destiné à empêcher la pression appliquée au vérin (13) de la vanne de dérivation (12), de dépasser instantanément la pression de commande. 3. Dispositif de réglage de la pression de suralimentation selon i 'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux orifices calibrés (22) et (23) sont associés respectivement à ces deux étages de tuyère (14) et (14') de façon à combiner les signaux de pression issus de ceux-ci.