Brevet FR2564145A1 — publié le 19851115

La présente invention concerne une commande pneumatique dénommée wastegate, c'est-à-dire comportant un clapet de mise à l'air libre des gaz d'échappement qui ne sont pas nécessaires å l'entrainement de la turbine. La commande pneumatique wastegate selon l'invention est destinée à un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur à gaz d'échappement, et comporte, relié au corps de vanne du wastegate et le commandant, un boitier de pression avec une première chambre de compression alimentée avec la pression de sortie du compresseur et une deuxième chambre de compression qui, par l'intermédiaire d'une vanne magnétique , peut être reliée à une source de dépression, dans une configuration telle qu'une augmentation de pression dans la première chambre de compression agit en sens inverse de la force exercée par un ressort de fermeture sur le corps de vanne. Dans la commande wastegate de ce type, connue par le donnent DE-OS 31 26 365, F02D 23/00, on utilise pour l'obtention des pressions de commande dans le boîtier de pression, un clapet d'étranglement, disposé en amont du compresseur du turbocompresseur, servant d'organe classique de réglage de puissance. Cette commande wastegate connue offre ainsi, en effet, l'avantage d'éviter non seulement des pressions d'admission élevées dangereuses dans une plage de charge élevée du moteur à combustion interne, mais encore une augmentation indésirable de la contre-pression des gaz d'échappement dans le compresseur dans une plage de charge basse dans laquelle le turbocompresseur n'entrain pratiquement aucune augmentation de puissance du moteur.Dans les deux domaines de charge évoqués, la turbine à gaz d'échappement du turbocompresseur est effectivement court-circuitée au moyen de la commande wastegate, de telle sorte que, dans la plage de charge élevée évoquée, une partie seulement des gaz d'échappement produits par le moteur parvient à la turbine à gaz et l'entraine, tandis que, dans la plage de charge basse, la commande wastegate relie un bypass à faible résistance de débit à la turbine à gaz d'échappement. L'utilisation de la commande wastegate connue suppose cependant l'existence d'un clapet d'étranglement, si bien que cette commande wastegate ne peut pas être installée dans les moteurs Diesel classiques par exemple, qui ne possèdent pas de clapet d'étranglement comme organe de réglage de puissance. Le dispositif de commande connu par le document US-PS 4 005 579, F02D 23100 pour un turbocompresseur à gaz d'échappement présente le même inconvénient. Là, on réalise une commande des rapports de pression dans le boîtier de pression en fonction de la position d'un accélérateur ou d'un clapet d'étranglement au moyen du circuit d'huile de graissage, de telle sorte qu'il n'existe aucune commande purement pneumatique (le cas échéant, avec emploi de vannes électromagnétiques). Le problème de la presente invention consiste par conséquent à créer une commande pneumatique wastegate du type précité, sans nuire aux propriétés avantageuses de cette commande, qui puisse être installée, indépendamment du type de moteur, c'est-à-dire également dans des moteurs ne comportant pas de clapet d'étranglement comme organe de réglage de puissance, et en utilisant des dispositifs déjà existants. La solution de ce problème consiste en ce que, dans toutes les plages de charge du moteur, la première chambre de compression est alimentée par la pression de sortie du compresseur, en ce que la source de dépres- sion est un générateur de dépression, existant par ailleurs pour l'alimentation d'équipements complémentaires et commande par le moteur, en ce qu'en outre, dans une plage de charge basse du moteur, au cours de laquelle la soufflante ne produit pratiquement aucune augmentation de puissance, la vanne magnétique est commandée dans le sens de l'ouverture d'une conduite de liaison entre une deuxième chambre de compression et un générateur de dépression par un interrupteur mis en oeuvre en fonction de la charge et en ce que la surface du corps de vanne exposée à la pression des gaz d'échappement, le boitier de pression et le ressort de fermeture sont conçus de telle sorte que la commande wastegate s'ouvre aussi bien dans la plage de charge basse par l'intermédiaire de la dépression que dans une plage de charge élevée par l'intermédiaire de la pression de sortie du compresseur. Une configuration avantageuse de l'invention s'applique à un moteur à combustion interne équipé d'une pompe d'injection, ainsi, par exemple, qu'à un moteur Diesel. Ainsi, lors des charges élevées du moteur, une communication du bypass sur la turbine à gaz d'échappement du compresseur se produit au moyen de la commande wastegàte du fait de la pression de sortie de compresseur, donc de la pression d'admission, tandis que dans la plage de charge basse, en vue d'interdire une augmentation indésirable de la contre-pression des gaz d'échappement, du fait que le turbocompresseur tourne pratiquement au ralenti, une communication du bypass est établie par la dépression du générateur de dépression qui existe par ailleurs pour le fonctionnement d'un freinage assisté, par exemple. On évite ainsi de façon avantageuse la nécessité d'un clapet d'étranglement comme organe de réglage de puissance pour la production de pressions de commande dans le boitier de pression Un exemple de réalisation de l'invention dans le cas d'un moteur à combustion interne équipé d'une pompe d'injection de carburant, un moteur Diesel par exemple, est explicité dans ce qui suit à l'aide du dessin annexe. Le moteur proprement dit, c'est-à-dire pour l'essentiel le bloc-cylindres est en 1 ; en 2, on reconnaît l'agencement des tuyaux d'aspiration et- en 3 celui des conduites des gaz d'échappement qui sont reliées par le collecteur des gaz d'échappement 4 à la turbine à gaz d'échappement 5 du turbocompresseur à gaz d'échappement désigné par 6, comportant en outre le compresseur 7. De manière usuelle les rotors de la -turbine 5 et du compresseur 7 se trouvent sur un arbre ; de même que la conduite bypass 8, commandable au moyen de la commande wastegate 9, la turbine débouché dans la conduite de sortie des gaz d'échappement 10 de tout l'ensemble 1. L'alimentation en carburant s'effectue par l'intermédiaire de la pompe d'injection 11 dont le levier de position 12 est relié à un accélérateur qui est actionné par le conducteur du véhicule équipé du moteur. La commande wastegate 9, munie du corps de vanne 13, a deux fonctions : d'une part, elle doit, dans une plage de charge élevée de la machine, écarter l'apparition d'une pression d'admission élevée dans la conduite d'admission 14, provoquée par une production élevée de gaz d'échappement et, par là, le risque de détérioration du turbocompresseur, et d'autre part, elle doit, dans une plage de charge basse de la machine, dans laquelle le turbocompresseur 6 à gaz d'échappement, eu égard à la faible production de gaz d'échappement, ne fonctionne qu'avec un nombre de tours peu élevé, écarter un accroissement indésirable de la contre-pression des gaz d'échappement dans le turbocompresseur 6. Cette contre-pression des gaz d'échappement entraînerait une augmentation indésirable de la consommation de carburant. Le boîtier de pression 16 sert à la commande appropriée de la commande wastegate 9, en liaison avec le ressort de fermeture 17, qui repose sur la membrane 25 du boîtier de pression ; le corps de vanne 13 est relié à la membrane. Le boitier de pression 16 présente la première chambre de compression 18 et la deuxième chambre de compression 19. Tandis que la premiere chambre de compression 18 est alimentée en permanence par l'intermédiaire de la conduite 20 par la pression de sortie du compresseur 7, la deuxième chambre de compression 19 n'est alors reliée, par la conduite de liaison 21, au générateur de dépression 22 entraîné par le moteur 1 que si la vanne magnétique 23 a mis en circuit la conduite de liaison 21. L'interrupteur 24, qui sert à la commande appropriée de la vanne magnétique 23, est relié au levier de position 12 de la pompe d'injection 11, de façon qu'il ne soit fermé que dans la plage de charge basse décrite du moteur 1 et, en conséquence, la vanne électromagnétique 23 fonctionne dans le sens de la mise en circuit de la conduite de liaison 21. Dans tous les autres cas de fonctionnement, la vanne magnétique 23, constituée comme une vanne à trois voies, relie la deuxième chambre de compression à l'atmosphère. Par l'ajustement mutuel de la force du ressort de fermeture 17 et de la face du corps de vanne 13 soumise à la pression des gaz d'échappement, à gauche sur la figure, ainsi que des deux faces de la membrane 25 soumises à pression, on parvient ainsi, avec des moyens très simples, à connecter la commande wastegate 9, dans une plage de charge élevée de la machine 1, par la pression de sortie du compresseur, c'est-à-dire la pression d'admission, et au contraire, dans une plage de charge basse, pour laquelle le turbocompresseur à gaz d'échappement 6 ne contribue pratiquement pas à l'augmentation de puissance et produit une contre-pression élevée indésirable de gaz d'échappement, par la dépression du bypass 8, si bien que dans les deux cas, la turbine à gaz d'échappement 5 est court-circuitée. Dans l'exemple de réalisation décrit, on admet que le boîtier de pression 16 est équipé d'une membrane 25. On comprend facilement que l'on pourrait prévoir à la place un piston dans un corps cylindrique d'un boîtier de pression. Le générateur de dépression peut être actionné directement ou indirectement par le moteur, par exemple au moyen de l'énergie électrique produite par celuici. REVENDICATIONS 1. Commande pneumatique wastegate pour un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur à gaz d'échappement, comportant 5 relié au corps de vanne du wastegate et le commandant, un bottier de pression avec une première chambre de compression alimentée avec la pression de sortie du compresseur et une deuxième chambre de compression qui, par l'intermediaire d'une vanne magnétique, peut être reliée à une source de dépression, dans une configuration telle qu'une augmentation de pression dans la pre.aiAre chambre de compression agit en sens inverse de la force exe cée par un ressort de fermeture sur le corps de vanne, caractrrisée par le fait que, dans toutes les plages de charge du moteur (1), la première chambre de compression (18) est alimentée par la pression de sortie du compresseur, par le fait que la source de dépression est un générateur de ddpres- sion (22), existant par ailleurs pour l'alimentation d'équipements complémentaires et commandé par le moteur (1), par le fait qu'en outre, dans une plage de charge basse du moteur, au cours de laquelle la soufflante (6) ne produit pratiquement aucune augmentation de puissance la vanne magnétique (23) est commandée dans le sens de l'ouverture d'une conduite de liaison (21) entre une deuxième chambre de compression (19) et un générateur de dépression (22) par un interrupteur (24) mis en oeuvre en fonction de la charge et par le fait que la surface du corps de vanne (13) exposée à la pression des gaz d'échappement, le boiter de pression (163 et le ressort de fermeture (17) sont conçus de telle sorte que la commande wastegate (9) s'ouvre aussi bien dans la plage de charge basse par l'intermédiaire de la dépression que dans une plage de charge élevée par l'intermédiaire de la pression de sortie du compresseur. 2. Commande wastegate selon la revendication 1, caracterisée par le fait que, dans un moteur (1) équipé d'une pompe d'injection de carburant (11), l'interrupteur (24) est en liaison avec le levier de position (12) de la pompe d'injection (11).