Brevet FR2569772A1 — publié le 19860307

1,Dispositif de commande pour turbochargeur à capacité variable" L'invention concerne un dispositif de commande pour turbochargeur à capacité variable, destiné à commander la pression de supercharge des gaz d'échappement d'un moteur. Dans le système de commande pression de supercharge de type à vanne de fuites pour moteur muni d'un turbochargeur, il faut renoncer soit à la plage de faibles vitesses soit à la plage de grandes vitesses de sorte que le problème de la diminution de rendement se pose. Pour résoudre ce problème, on a utilisé un turbochargeur à capacité variable muni d'une buse variable sur le coté de la turbine. Les figures 1 et 2 représentent un exemple d'un tel turbochargeur à capacité variable dans lequel les gaz d'échappement d'un moteur sont guidés périphériquement sur une roue de turbine 14, à travers un boitier de turbine 15, de manière à faire tourner la roue 14. Le boltier de turbine 15 est défini par une paroi 16 à laquelle se fixe un blo-c de régulation de débit de gaz repéré d'une façon générale par la référence 17.Le bloc de régulation 17 comprend un certain nombre d'arbres 18 parallèles à l'axe de la roue de turbine 14, et séparés équiangulairement (de 300 dans l'exemple illustré ici) les uns des autres autour de l'axe de la roue de turbine 14, et un certain nombre de buses variables 20 placées dans un passage de débit de gaz 19 formé par la roue de turbine 14 et le bol- tier de turbine 15, ces buses étant fixées respectivement à l'une des extrémités des arbres 18 correspondants. Les autres extrémités des arbres 18 sont munies respectivement de bras de liaison pivotants 22 de longueur prédéterminée. Chaque bras de liaison 22 est disposé perpendiculairement à l'axe de l'arbre 18 correspondant, et se fixe à ce dernier par un écrou 21. Les bras de liaison 22 s'adaptent de manière mobile, par leurs extrémités extérieures courbes, dans des rainures de réception 23 équiangulairement formees sur la périphérie intérieure d'un anneau d'entraînement de régulation 24, de façon que l'anneau 24 supporte de manière mobile les bras de liaison 22. L'anneau 24 est également muni, à sa périphérie intérieure, d'une rainure de réception 25 dans laquelle s'adapte un bras de liaison d'entraînement 26. Le bras de liaison 26 se fixe à un arbre d'entrainement de régulation 7 supporté en rotation par la paroi 16. Un levier de réglage 8 est fixé à l'extrémité extérieure de l'arbre 7, du coté opposé au bras de liaison 26. Dans le turbochargeur à capacité variable utilisant la construction indiquée ci-dessus, les buses variables 20 sont réglées simultanément dans la position angulaire a par le levier 8. C'est-à-dire qu'on fait tourner le levier 8 pour faire tourner l'arbre d'entraînement 7, lequel actionne le bras de liaison d'entraînement 26, l'anneau d'entraînement de réglage 24, le bras de liaison pivotant 22 et l'arbre de pivot 18, dans l'ordre ci-dessus, de manière à régler simultanément à la valeur a les angles des buses variables 20. Cela permet ainsi de régler le débit des gaz arrivant à la roue de turbine 14. Cependant, dans le turbochargeur du type décrit ci-dessus, la commande des buses variables 20 par le levier de réglage 8 est extrêmement difficile. Si l'on désire commander de façon continue les buses variables 20, le dispositif de commande devient de construction très complexe et de très grande taille. De plus ce d-is- positif de commande doit comporter un servo-moteur ou un cylindre pas à pas extrêmement cher-. De plus, il faut prévoir un contrôleur pour commander les buses variables, et un autre contrôleur pour commander le premier contrôleur ci-dessus.- Ainsi se pose encore le problème de l'augmentation des couts.D'autre part, Si les buses variables sont conçues et construites de manière à être commandées en peu d'étapes, il faut renoncer à la plage basses vitesses ou à la plage grandes vitesses, de sorte que le problème de la chute du rendement se pose. L'invention a pour but de résoudre les problèmes ci-dessus ainsi que d'autres problèmes rencontrés dans les turbochargeurs classiques, en créant un dispositif fournissant un nombre maximum d'étapes de commande au prix d'un nombre minimum de parties élémentaires, ce dispositif de commande étant simultanément de taille compacte et de poids léger, tout en étant bon marché à fabriquer et en permettant une amélioration importante du rendement de supercharge. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commande pour turbochargeur à capacité variable utilisant des buses variables pour commander la pression de supercharge en réponse à la rotation d'un levier de réglage ; dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre d'entraînement a' air, de course prédéterminée, destiné à faire tourner le levier de réglage, et un cylindre a air d'entraînement global destiné a' déplacer ce cylindre d'entralnement sur une course différente de celle du cylindre d'entrainement à air, ce qui permet ainsi ramener et de maintenir le levier de réglage dans l'une de quatre étapes de positions de réglage. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe représentant un exemple de turbochargeur à capacité variable - la figure 2 est une vue effectuée dans le sens de la flèche II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue schématique destinée à décrire une forme préférée du dispositif de commande selon l'invention. Sur la figure 3 représentant une forme préférée de réalisation de l'invention, lorsque de l'air comprimé 2 provenant d'un réservoir d'air 1 est introduit par un sélecteur à commande par solénoïde 3, un cylindre à air d'entraînement global 4 sort ou rentre en se déplaçant par rapport à un point fixe 4'. L'extrémité de manoeuvre du cylindre à air 4 est reliée perpendiculairement à l'extrémité libre du bras court 6a d'une liaison 6 en forme de L comportant également un bras plus long 6b, et pouvant pivoter autour d'une tige de pivot 5 située a' l'endroit du coude de la liaison 6. Le rapport des longueurs entre le bras court 6a et le bras long 6b est t : 2 e= 1 : 2. Une extrémité d'un autre cylindre à air 9 est reliée à angle droit à l'extrémité libre du bras long 6b de la liaison 6 en forme de L, tandis que l'autre extrémité de ce cylindre est reliée à une extrémité d'un levier de réglage 8 dont l'autre extrémité est reliée à un arbre d'entrainement 7 pour régler les buses variables 20. Un sélecteur à commande par solénoide 10 est utilisé pour régler le débit de l'air comprimé 2, de manière à faire sortir ou rentrer le cylindre à air 9. Dans cette forme de réalisation, les premier et second cylindres à air 4 et 9 ont la même course. En réponse au signal 11 représentant la vitesse de rotation d'un moteur, et au signal de charge 12, un dispositif de commande 13 actionne automatiquement les premier et second sélecteurs 3 et 10. Le degré d'ouverture de la buse variable se règle en quatre étapes. Plus précisément, lorsqu'une extrémité du levier de réglage 8 est amenée dans la position a, la buse variable est ouverte du quart. Lorsque l'extré- mité du levier 8 est amenée dans la position b, la buse variable est ouverte de moitié (2/4). Lorsque l'extrémité du levier 8 est amenée dans la position c, la buse variable est ouverte des 3/4. Lorsque l'extrémité du levier 8 est amenée dans la position d, la buse variable est complètement ouverte. La course du second cylindre 9 est réglée de façon que le cylindre 9 sorte ou se rétracte pour fermer ou ouvrir la buse variable de 1/4 de sa course de réglage. Cependant, le premier cylindre 4 relié au bras court 6a de la liaison 6 en forme de L, avec le rapport de 1/2 entre le bras court 6a et le bras long 6b, comme décrit ci-dessus, présente une course double de façon que le cylindre 4 sorte ou se rétracte pour fermer ou ouvrir la buse variable de 2/4 de la plage de réglage décrite ci-dessus. Sur la figure 3, les premier et second cylindres'à air 4 et 9 se trouvent dans l'état sorti, du fait que les premier et second sélecteurs 3 et 10 sont manoeuvrés pour cela. Par suite, la course du premier cylindre à air 4 s'ajoute à la course du second cylindre à air 9 de façon que l'extrémité du levier de réglage 8 vienne dans la position pour laquelle la buse variable est fermée des 3/4, c'est-à-dire ouverte de 1/4. Ensuite, lorsqu'on commute le sélecteur 10 en réponse au signal provenant du dispositif de commande 13, le second cylindre à air 9 se rétracte de façon que le levier de réglage 8 tourne d'une étape de sa course (1/4) de manière à venir ainsi dans la position b pour laquelle la buse variable est ouverte de 2/4. Ensuite, le dispositif de commande 13 fait rentrer le premier cylindre à air 4, tout en faisant simulta nément sortir le second cylindre à air 9, par l'intermé diaire des premier et second sélecteurs respectifs 3 et 10. Par suite, le levier de réglage 8 tourne de la différence entre les courses des premier et second cylindres 4 et 9 (2/4 - 1/4 = 1/4) et vient dans la position c pour laquelle la buse variable est ouverte des 3/4. Lorsque le second cylindre 9 se rétracte ensuite, le levier de réglage 8 tourne de la course du second cylindre 9 de manière à venir dans la position d pour laquelle la buse variable est complètement ouverte. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, on peut faire varier en quatre étapes le degré d'ouverture des buses variables 20 en utilisant seulement les premier et second cylindres à air 4 et 9, de façon que les gaz d'échappement du moteur soient utilisés sans être evacués, ce qui permet ainsi de commander efficacement la pression de supercharge. I1 est évident que l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que de nombreuses variantes peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, bien que le bras court 6a de la liaison 6 en forme de L ait été décrit comme étant relié au premier cylindre à air 4 tandis que le bras long 6b a été décrit comme étant relié au second cylindre à air 9, on peut aussi bien relier le bras court 6a au second cylindre à air 9 et relier le bras long 6b au premier cylindre à air 4. On peut faire varier la course des premier et second cylindres à air 4 et 9, et par conséquent le rapport des longueurs entre les bras long 6a et court 6b de la liaison en forme de L. De plus, si le rapport des courses entre les premier et second cylindres à air 4 et 9 et choisi à la valeur 1/2, on peut supprimer la liaison 6 en forme de L. Comme décrit ci-dessus, dans le dispositif de commande pour turbochargeur à capacité variable selon l'invention, on utilise deux cylindres de manière à faire varier la pression de surcharge en quatre étapes, par coopération entre ces deux cylindres. Cela signifie qu'on peut faire varier la pression de surcharge en plusieurs étapes au moyen d'un minimum de parties élémentaires. Par suite, le dispositif de commande peut être réalisé sous une forme de taille compacte, de poids léger, et de fabrication économique, tout en améliorant considérablement lteffet de supercharge. REVENDICATIONS 10) Dispositif de commande pour turbochargeur à capacité variable utilisant des buses variables (20) pour commander la pression de supercharge en réponse à la rotation d'un levier de réglage ; dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre d'entrainement à air (9), de course prédéterminée, destiné à faire tourner le levier de réglage (8), et un cylindre à air d'entraînement global (4) destiné à déplacer ce cylindre d'entraînement (9) sur une course différente de celle du cylindre d'entralnement à air tir), ce qui permet ainsi d'amener et de maintenir le levier de réglage (8) dans l'une de quatre étapes de positions de réglage. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre d'entraînement à air (9) et le cylindre à air d'entraînement global (4) sont reliés par une liaison (6) en forme de L. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les rapports des longueurs entre le bras court (6a) et le bras long (6b) de la liaison (6) en forme de L est de 1/2, le cylindre d'entraînement à air (9) et le cylindre à air d'entraînement global (4) présentant la même course. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre d'entraînement à air (9) et le cylindre à air d'entraînement global (4) présentent des courses différentes et sont reliés directement. 50) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport des courses entre le cylindre d'entraînement à air (9) et le cylindre à air d'entraînement global (4) est de 1/2.