Brevet FR2569770A1 — publié le 19860307

1. 2569770 La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de la pression de suralimentation d'un moteur suralimenté et, plus particulièrement à un dispositif de com- mande de la pression de suralimentation d'un moteur surali- menté dans lequel, au cours de l'accélération, la pression de suralimentation peut être réglée de manière à être supérieure à une pression de suralimentation présélectionnée, tout en a- méliorant la valeur caractéristique de la pression de surali- mentation dans une gamme de rotation à basse vitesse. Dans les moteurs suralimentés, étant donné que la pression de suralimentation augmente proportionnellement à la vitesse de rotation du moteur, si'cette pression augmente trop, le surcompresseur ou le moteur à combustion interne peuvent être endommagés. En conséquence, par exemple, la du- rée de vie du moteur est maintenue en empêchant la pression de suralimentation de dépasser une valeur prédéterminée par l'intermédiaire d'un dispositif de contrôle pour le système d'échappement à tiroir ou autre, dans lequel, lorsque la pres- sion de suralimentation du passage d'admission en aval du compresseur de suralimentation dépasse une valeur déterminée, une dérivation est prévue de manière à mettre en dérivation le turbo-compresseur à suralimentation, qui est ouverte pour évacuer une partie de l'air d'échappement et contrôle ainsi la pression de suralimentation. D'une part, dans les dispositifs classiques de sys- tèmes d'échappement à tiroir, si la pression de suralimenta- tion est réglée pour rester constante afin de satisfaire la durée de vie du moteur, dans le cas o une puissance élevée est temporairement requise, par exemple lors d'une ccéléra- tion, la performance de puissance requise n'est pas obtenue, ce qui entraîne l'inconvénient que la performance d'accéléra- tion souhaitée ne peut être obtenue. C'est pourquoi un dispo- sitif qui peut régler la pression de suralimentation à de faibles régimes est proposé. Toutefois, dans un dispositif classique, tel que représenté à la figure 4, la pression de suralimentation (représentée par une ligne en interrompus al- ternativement longs et courts) au cours de l'accélération du 9384 FR 2. 2569770 moteur est simplement réglée pour être plus élevée que la pression de suralimentation (représentée en pointillés sur la figure 4) au cours d'un fonctionnement stable du moteur et la pression de suralimentation avant le point d'interception n'est pas plus élevée. En conséquence, on ne peut pas s'at- tendre à un perfectionnement obtenu dans la performance d'ac- célération du moteur dans une gamme de rotation à faible vi- tesse. De plus, parmi ces dispositifs, par exemple tel que celui décrit dans la demande de brevet japonais N 29728/1984, qui n'a pas encore été examinée, on prévoit un dispositif dans lequel une soupape à solénoïde assure le fonctionnement de la pression de suralimentation, qui est destiné à communiquer avec l'atmosphère ou à être fermée par l'intermédiaire d'un étranglement situé dans le passage pour assurer la commande de la pression de suralimentation dans un dispositif d'actionnement et régler ainsi la pression de sur- alimentation à quelques étages. Cependant, ce dispositif pré- sente un inconvénient dans la mesure o le rendement du com- presseur de suralimentation se détériore, étant donné, qu'une partie de la pression de suralimentation s'échappe. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de réglage de la pression de suralimentation d'un moteur suralimenté dans lequel la caractéristique de la pres- sion de suralimentation dans la gamme de rotation à faible vitesse est améliorée au cours de l'accélération par une dis- position simple, et la pression de suralimentation peut être réglée à une valeur plus élevée que la pression de suralimen- tation préréglée dans une marge (c'est-à-dire une gamme de rotations à faibles vitesses) o la durée de vie du moteur n'est pas touchée et sans permettre à la pression de surali- mentation de s'échapper et sans causer une réduction du ren- dement du compresseur de suralimentation. Ce but est atteint à l'aide'd'un dispositif de ré- glage de la pression de suralimentation d'un moteur surali- menté comprenant: un surcompresseur ayant une turbine mon- tée entre un passage d'admission et un passage d'échappement 9384 FR 3. 2569770 du moteur; une dérivation disposée de manière à mettre la turbine en dérivation pour permettre au côté de sortie du moteur de communiquer avec le passage d'échappement; une sou- pape d'échappement à tiroir qui est disposée à l'une des ex- trémités du passage de dérivation et est ouverte ou fermée suivant le régime de fonctionnement du moteur; un dispositif d'actionnement. comportant une chambre de pression accouplée à la soupape; un passage de liaison cotiiiiuuiquaiit à l'une de ses extrémités avec le dispositif d'actionnement de la chambre de pression; un premier et un second passages branchés à l'autre extrémité comme point de départ du branchement du passage de connexion; un compresseur monté dans le passage d'admission, pour comprimer l'air d'entrée qui arrive par l'intermédiaire du passage d'admission; un premier orifice ménagé dans le passage d'admission, en aval de l'entrée d'aspiration menant vers le compresseur en un point situé à proximité de l'entrée d'aspiration; un second orifice ménagé dans le passage d'en- trée en aval du premier orifice en un point éloigné de l'en- trée d'aspiration du compresseur; le premier passage communi- quant avec le premier orifice et le second passage communiquant avec le second orifice; et une soupape de renversement dispo- sée au point de branchement du passage de communication de telle sorte que le passage de connexion communique avec le second passage durant le fonctionnement stable du moteur et communique avec le premier passage pendant un temps prédéter- miné au cours de l'accélération du moteur du fait du fonc- tionnement de la soupape de renversement. Conformément à la présente invention, une pression de suralimentation élevée est fournie à partir du second ori- fice par l'intermédiaire du passage de connexion dans la chambre de pression du dispositif d'actionnement afin de limi- ter la pression de suralimentation à un niveau préréglé au cours du fonctionnement stable du moteur à faible charge. Toutefois au cours de l'accélération,eune pression de surali- mentation basse est fournie à partir du premier orifice dans la chambre de pression. Ainsi lorsque la pression de surali- mentation au premier orifice atteint le niveau de pression 9384 FR 4- 2569770 préréglé, la pression de suralimentation au second orifice dépasse le niveau de pression préréglé de telle sorte qu'une pression de suralimentation en excès par rapport au niveau préréglé soit fourni au moteur à combustion interne. A la fin d'un temps prédéterminé, le passage de connexion est à nou- veau relié au second passage, de telle sorte que la pression de suralimentation revient au niveau préréglé. L'invention sera décrite ci-après plus en détail en regard aux dessins annexés sur lesquels: Figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à la présente inven- tion; Figure 2 est une vue en élévation latérale d'un surcompresseur monté dans le dispositif de la figure 1; Figure 3 est un graphique montrant la relation exis- tant entre la pression de suralimentation et l- vitesse de rotation du moteur dans le mode de réalisation de l'invention; et Figure 4 est un graphique montrant la relation entre la pression de suralimentation et la vitesse de rotation du moteur d'un dispositif classique. Un mode de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit en détail ci-dessous en référence aux figu- res 1 a 3. Sur la figure 1 on a désigné par la référence 2 un surcompresseur d'un type de turbine à échappement d'air, par 4 le passage d'admission; par 6 le passage d'échappement; par 8 un compresseur; par 10 une turbine. Le surcompresseur 2 est monté entre le passage d'admission 4 et le passage d'échappe- ment 6 qui communiquent respectivement avec un moteur à com- bustion interne 12. Le compresseur 8 est disposé coaxialement en regard d'une section amont du passage d'admission 4 alors que la turbine 10 est disposée coaxialement en regard de la section aval du passage d'échappement 6. Le compresseur 8 est entraîné par la turbine 10 en fournissant ainsi l'air compri- mé au moteur 12 par l'intermédiaire de la section aval du passage d'admission. 9384 FR 5. 2569770 Une dérivation 14 est ménagée de manière à faire communiquer la section aval du passage d'échappement 6 avec le moteur 12 en mettant en dérivation la turbine 10 du sur- compresseur 2. En pratique, une des extrémités de la dériva- tion 14 débouche à l'entrée 16 ménagée dans le passage d'é- chappement 6 en amont de la turbine 10 et l'autre extrémité débouche à la sortie 18 ménagée dans le passage d'échappement 6 en aval de la turbine 10. Une soupape d'échappement 20 du type à bascule est montée à l'entrée 16 à l'extrémité amont de la dérivation 14 de manière à ouvrir ou à fermer l'entrée 16. Le fonctionnement de l'ouverture de la soupape d'échappement 20 est commandé par le dispositif d'actionne- ment 22. Une chambre de pression 24 du dispositif d'actionne- ment 22 est délimitée par un diaphragme 26. Le diaphragme 26 est accouplé avec un bras de pivotement 30 de 1-a soupape d'ac- tionnement 20 par une tige 28. Afin de fermer la soupape 20 par l'intermédiaire de la tige 28 et du bras 30, un ressort de fermeture 32 pousse le diaphragme 26 vers la gauche de ma- nière que la chambre de pression 24 soit réduite. Afin d'ou- vrir la soupape d'échappement 20 lorsqu'elle est fermée par le ressort 32, un passage de connexion 34 est ménagé pour permettre à la pression de suralimentation en provenance de la partie aval du compresseur de communiquer avec la chambre de pression 24 et d'actionner le diaphragme 26. Dans le compresseur 8 du type turbo tel que repré- senté à la figure 1, la pression de suralimentation baisse quand elle s'approche de l'orifice d'aspiration 36 qui est juste située en amont du compresseur. Ainsi la pression de suralimentation actionnant le dispositif d'actionnement 22 a de façon classique, été prise hors du passage d'admission 4 sur le coté aval en un point espacé de l'orifice d'aspiration 36. La présente invention attire l'attention sur le principe ci-dessus que la pression de suralimentation décroît au fur et à mesure qu'elle approche de l'orifice d'aspiration 36. En pratique, comme le montre les figures 1 et 2, un premier orifice 38 est ménagé dans le passage d'admission 4 sur le 9384 FR 6. 2569770 côté aval du compresseur 8 à proximité de i'entrée d'aspira- tion 36 du compresseur alors qu'un second orifice 40 est mé- nagé dans le passage d'admission 4 sur le côté aval qui est espacé de l'entrée d'aspiration 36 et également espacé en aval de l'orifice 38. Ainsi la pression de suralimentation au premier orifice 38 est inférieure à celle au niveau du se- cond orifice 40. De plus la différence entre les pressions de suralimentation au niveau des orifices 38 et 40 devient plus importante au fur et à mesure que la quantité d'air di- minue. La pression de suralimentation qui est fournie au mo- teur 12 est réglée grâce à cette différence existant dans la pression de suralimentation qui règne dans le passage d'admis- sion 4. En fait, une extrémité du passage de connexion 34 débouche dans et communique avec la chambre de pression 24 du dispositif d'actionnement 22, alors que l'autre extrémité est relive à un point de branchement 42 pour former un premier passage 44 et un second passage 46. Le premier passage 44 communique avec le premier orifice 38.Le second passage 46 communique avec le second orifice 40. Une soupape de renversement 48 est montée à l'em- branchement 42 du passage de connexion 34. La soupape 48 réa- lise une rétroversion en fonction du mode de fonctionnement du moteur et permet au passage de connexion 34 d'être relié sélectivement avec l'un ou l'autre des premier et second pas- sages 44 et 46. En d'autres termes lorsque l'unité de comman- de 50 détecte que le moteur est dans un état de fonctionne- ment fixe (c'est-à-dire stable) étant donné l'ouverture du commutateur d'étranglement 52, la soupape de renversement 48 est commutée de telle sorte que le passage de connexion 34 communique avec le second passage 46. Ainsi une pression de suralimentation élevée agit sur la chambre de pression 24 du dispositif d'actionnement 22. Lorsque le dispositif de com- mande 50 détecte que le moteur est en état d'accélération étant donné la fermeture du commutateur d'étranglement 52, la soupape 48 est commutée de telle sorte que le passage 34 communique avec le premier passage 44 pendant un temps prédé- 9384 FR 7. 2569770 terminé. Ainsi, une pression de suralimentation faible agit sur la chambre de pression 24. Le dispositif de commande 50 comprend un compteur classique (non représenté sur les des- sins). Le temps de communication entre le passage 34 et le premier passage 44 est:mesuré par-le détecteur. Apres expira- tion du temps prédéterminé la valve de renversement 48 assure l'opération de commutation de telle sorte que la communica- tion entre les passages 34 et 44 soit coupée et que le passa- ge 34 communique à nouveau avec le second passage 46. Bien que le commutateur d'étranglement 52 ait été représenté à titre dtexemplecomme un mécanisme pour détecter l'état de fonctionnement stable et l'état de fonctionnement d'accélération, la présente invention n'est pas limitée à ce commutateur. Par exemple l'état de fonctionnement peut être détecté par l'intermédiaire d'un détecteur d'ouverture à sou- pape à clapet pour détecter l'état d'ouverture d'une soupape à clapet'du carburateur, un détecteur de pression pour détec- ter la pression dans le passage d'admission ou autre. Le fonctionnement du dispositif de commande du mode de réalisation sera décrit ci-après. Etant donné que le commutateur d'étranglement 52 est ouvert dans la position de fonctionnement stable du moteur étant donné une faible charge, le passage de connexion 34 com- munique avec le second passage 46 par l'intermédiaire de la soupape 48. Ainsi une pression de suralimentation élevée en provenance du second orifice 40 agit sur la chambre de pres- sion 24 du dispositif d'actionnement 22. Lorsque la pression de suralimentation agissant sur la chambre de pression 24 à partir du second orifice 40 dépasse un niveau préréglé ou pré- déterminé, la soupape 20 est ouverte à l'encontre de la force élastique exercée par le ressort de fermeture 32. De ce fait, une partie de l'air d'échappement passe à travers la dériva- tion 14 pour réduire ainsi la puissance de la turbine 10. Cette puissance réduite de la turbine est maintenue de manii- re à ce qu'elle ne dépasse pas une pression de suralimenta- tion prédéterminée conformément à la caractéristique de la pression de suralimentation indiquée par la ligne en pointil- 9384 FR 8. 2569770 lés représentée sur la figure 3. Lorsque le moteur est mis en état d'accélération en appuyant sur l'accélérateur, le commutateur 52 est fermé et la soupape 48 est mise en fonctionnement, ce qui permet au passage 34 de communiquer avec le premier passage 44. Ainsi une pression de suralimentation faible au premier orifice 38 agit sur la chambre de pression 24 du dispositif d'actionne- ment 22. De ce fait même si la pression de suralimentation régnant dans le passage d'admission 4 en aval du second ori- fice 40 atteint ou dépasse le niveau prédéterminé, la pres- sion de suralimentation agissant sur la chambre de pression 24 est inférieure au niveau prédéterminé de telle sorte que la pression de suralimentation qui est fournie au moteur 12 dépasse le niveau prédéterminé. Lorsque la pression de sura- limenteion agissant sur la chambre de pression 24 à partir du premier orifice 38 dépasse le niveau prédéterminé, la sou- pape de dégagement 20 est ouverte afin de réduire la puis- sance de la turbine. Dans ce cas, la pression de suralimenta- tion qui est fournie au moteur 12 monte d'une quantité pro- portionnelle à la pression différentielle existant entre les orifices 38 et 40 et offre une caractéristique de pression de suralimentation (comme indiqué par la ligne en interrompus alternativement longs et courts) représentée sur la figure 3 qui est plus élevée que celle pour l'état de fonctionnement stable du moteur. De plus, étant donné quela caractéristique de pression de suralimentation est améliorée à partir d'une gamme de rotation à faibles vitesses et est réglée pour être supérieure au niveau de pression de suralimentation prédéter- minée, la performance d'accélération à partir des vitesses de rotation faibles peut être améliorée. Après l'expiration d'un temps prédéterminé par l'unité de commande 50, la soupape de renversement 48 coupe la communication entre le passage 34 et le premier passage 44 et permet au passage 34 de communiquer' a nouveau avec le se- cond passage 46. En conséquence, la pression de suralimenta- tion est à nouveau réglée de manière à ne pas dépasser ce ni- veau prédéterminé, éliminant ainsi une influence défavorable 9384 FR 9e 2569770 à la durée de vie du moteur à combustion interne 12 sous l'effet de la pression de suralimentation dépassant le niveau prédéterminé. Comme cela a été décrit ci-dessus, conformément à la présente invention, le passage de connexion 34 communique avec le second passage 46 au cours de l'état de fonctionne- ment stable du-moteur sous l'effet de la commutation de la soupape de renversement 48 et la caractéristique de pression de suralimentation faible peut être dérivée alors que le pas- sage de connexion 34.c Qmmunique avec le premier passage 44 en cours d'accélératidnfdir moteur et la caractéristique de pres- sion de suralimentation élevée est obtenue. De ce fait, la constitution du dispositif de commande est simplifiée et la caractéristique de pression de suralimentation dans une gamme de rotation à faible vitesse est améliorée alors que la pres- sion de suralimentation peut être réglée à une Valeur plus élevée que le niveau de préréglage dans une' gamme o la durée de vie du moteur n'est pas diminuée et qu'ainsi la performan- ce d'accélération à faible vitesse puisse être améliorée. De plus, étant donné que la pression de suralimentation pour met- tre en oeuvre le dispositif d'actionnement ne fuit pas, une détérioration dans le rendement du surcompresseur est évitée. Ainsi, le dispositif d'actionnement fonctionne de manière efficace et le rendement du compresseur est amélioré. De plus, la pression de suralimentation qui est dérivée par la communication entre le passage de connexion 34 et le premier passage 44 au cours de l'accélération du moteur est établie de manière à être plus élevée qu'une pression de suralimenta- tion préréglée, seulement pour un temps prédéterminé; en conséquence il n'existe qu'un faible risque que cette pres- sion de suralimentation élevée nuira au moteur. Le dispositif de commande 50 assurant la commuta- tion de la soupape de renversement peut présenter différentes formes classiques telles qu'un solénozde pour effectuer la commutation de la soupape. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit cidessus mais diverses modifications et variantes peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention telle que revendiquée. 9384 FR 10. 2569770 REVENDICATIONS 1. Un dispositif de commande de la pression de sur- alimentation d'un moteur suralimenté comprenant: un surcompresseur ayant une turbine associée à un passage d'échappement du moteur; un passage de dérivation disposé de manière à met- tre en dérivation ladite turbine pour permettre aux gaz d'é- chappement du moteur de communiquer avec ledit passage d'é- chappement en un point situé en aval de la turbine; une soupape de dérivation pour ouvrir et fermer le- dit passage de dérivation suivant le mode de fonctionnement du moteur; un dispositif d'actionnement accouplé à ladite sou- pape pour contrôler l'ouverture et la fermeture de celle-ci, le dispositif d'actionnement comportant une chambre de pres- sion pour contrôler l'actionnement de celle-ci; un passage de connexion communiquant à l'une de ses extrémités avec ladite chambre de pression du dispositif d'ac- tionnement; un premier et un second passages branchés en un point de branchement défini à l'autre extrémité dudit passage de connexion; ledit surcompresseur comprenant un compresseur as- socié avec le passage d'admission du moteur pour comprimer l'air entrant qui est alimenté au passage d'admission du mo- teur, le compresseur ayant une entree d'aspiration; un premier orifice ménagé dans ledit passage d'ad- mission en un point situé en aval mais près de ladite entrée d'aspiration; un second orifice ménagé dans ledit passage d'admis- sion en aval dudit premier orifice en un point sensiblement éloigné de ladite entrée d'aspiration et du premier orifice; ledit premier passage communiquant avec ledit ori- fice et ledit second passage communiqunt avec ledit second orifice; et une soupape de retournement audit point de branche- ment du passage de connexion, permettant audit passage de 9384 FR communiquer sélectivement avec l'un ou l'autre desdits pre- mier et second passages, ledit passage de connexion communi- cl.at% avec ledit second passage lors du mode de fonctionnement stable du moteur et communiquant avec ledit premier passage pendant un temps prédéterminé au cours de l'accélération du moteur en commutant ladite soupape de retournement. 2. Un-dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape de dérivation est une soupape d'échappement à tiroir. 3. Un dispositif de commande conforme à la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'unité de commande qui agit en réponse au mode de fonctionnement du moteur contrôle la commutation de ladite soupape de retournement, ladite unité de contrôle étant munie d'un commutateur d'étranglement qui détecte le mode de fonctionnement stable et d'accélération du moteur. - 4. Un dispositif de commande conforme à la revendi- cation 3, caractérisé en ce que ledit passage de connexion communique avec ledit second passage lorsque le commutateur d'étranglement est ouvert et ledit passage de connexion com- munique avec ledit premier passage lorsque le commutateur d'é- tranglement est fermée 5. Un dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement est mu- ni d'un ressort d'arrêt qui ferme la soupape de dérivation pendant l'accélération du moteur. 6. Un dispositif de commande conforme à la revendi- cation 5, caractérisé en ce que la pression de suralimenta- tion élevée est fournie à partir dudit second orifice par le- dit passage de connexion dans ladite chambre de pression du- dit dispositif d'actionnement pour ouvrir ladite soupape de dérivation à l'encontre de la force exercée par ledit ressort d'arrêt au cours du mode de fonctionnement stable du moteur. 7. Un dispositif de commandé de la pression de sur- alimentation d'un moteur suralimenté comprenant: une turbine à surcompresseur associée avec un pas- sage d'échappement du moteur; 9384 FR 12. 2569770 un compresseur de suralimentation associé avec le passage d'admission du moteur pour comprimer le gaz qui est fourni à travers le passage d'admission au moteur, le com- presseur étant entraîné par la turbine; une dérivation associée'avec ledit passage d'échap- pement pour permettre sélectivement à certains des gaz d'é- chappement, en provenance du moteur de s'écouler à travers le passage d'échappement pour mettre en dérivation la turbi- ne, ladite dérivation comprenant un passage de dérivation coinm- muniqtLant avec le passage d'échappement pour mettre en dériva- tion la turbine, et une soupape de dérivation pour commander l'ouverture et la fermeture du passage de dérivation; un dispositif d'actionnement pour commander l'ou- verture et la fermeture de la soupape de dérivation, ledit dispositif d'actionnement comportant des moyens associés pour maintenir normalement ladite soupape de dérivation en posi- tion fermée, ledit dispositif d'actionnement comprenant des moyens sensibles à la pression pour répondre à la pression des gaz présents dans le passage d'admission pour effectuer l'ouverture sélective de ladite soupape de dérivation; un premier moyen pour détecter la pression des gaz dans le passage d'admission en un point situé à une certaine distance en aval dudit compresseur pour actionner ledit dis- positif d'actionnement et assurer l'ouverture de ladite sou- pape de dérivation lorsque la pression dans ledit passage d'admission audit premier point dépasse un niveau prédétermi- né; un second moyen pour détecter la pression des gaz dans le passage d'admission à un second point qui est situé en amont, à une.certaine distance dudit premier point, mais est disposé en aval de, mais très proche dudit compresseur pour actionner ledit moyen d'actionnement et assurer l'ouver- ture de ladite soupape de dérivation lorsque la pression au- dit second point dépasse ledit niveau prédéterminé, la pres- sion dans ledit passage d'admission audit second point étant inférieure à la pression régnant dans ledit passage d'admis- sion audit premier point; et 9284 FR 13. 2569770 un moyen de commutation pour permettre audit dis- positif d'actionnement d'être commandé par l'un ou l'autre desdits premier ou second moyens de détection, mais non par les deux à la fois; et un moyen de commande pour commander ledit moyen de commutation de telle sorte que ledit premier moyen de détec- tion communique avec ledit dispositif d'actionnement au cours du mode fonctionnement stable du moteur et que ledit second moyen de détection communique avec ledit dispositif d'action- nement au cours du fonctionnement en accélération du moteur; ledit dispositif de commande comprenant un régulateur de temps qui lui est associé pour permettre audit second moyen de détection de.commander ledit dispositif d'actionnement seu- lement pendant un temps prédéterminé après quoi ledit moyen de commutation est automatiquement actionné de telle sorte que le dispositif.d'actionnement soit à nouveau contrôlé par le- dit premier moyen de détection. 9384 FR