Brevet FR2586272A1 — publié le 19870220

La présente invention concerne un dispositif pour changer la direction d'un écoulement d'air pénétrant dans le compresseur d'un turbo-compresseur à gaz d'échap- pement d'un moteur à combustion interne,et qui est intro- duit dans le compresseur au moyen d'une soupape d'arrêt par le conduit d'admission ou bien au moyen d'un conduit secondaire associé au conduit d'admission et débouchant dans un dispositif déflecteur pourvu d'un volume annulaire, le conduit d'admission du compresseur étant entouré dans la zone d'entrée par le volume annulaire, laquelle est pourvue dans une paroi commune avec le conduit d'admission d'ori- fices de sortie en forme de buses, dont les zones de sor- tie d'écoulement sont inclinées par rapport au côté d'en- trée d'écoulement, dans le sens de rotation des aubes du rotor du compresseur. Un dispositif pour changer la direction d'un écoulement d'air pénétrant par l'entrée du compresseur d'un turbo-compresseur à gaz d'échappement est dé- critdanslademande de brevet allemand DE-OS 15 26 455. Ce dispositif comporte un conduit secondaire associé à un dispositif déflecteur, qui entoure le conduit d'ad- mission dans la zone de l'ouverture du compresseur, laquelle estplacée du côté de l'admission d'air. Dans la paroi du volume annulaire qui est commune avec le conduit d'ad- mission, il est prévu des orifices de sortie en forme de buses. On rencontre cependant à cet égard un inconvénient par le fait que, pour augmenter la vitesse de rotation du turbo-compresseur, celui-ci doit recevoir par l'intermé- diaire du conduit secondaire de l'air comprimé provenant d'une source de pression, comme par exemple un réservoir d'air de freinage, un compresseur, etc. Sous l'effet de la compression, l'air introduit dans le compresseur s'échauffe, de sorte que le rendement du compresseur est diminué. En outre, d'après la demande de brevet allemand DE-OS 23 50 091, on connaît un moteur à combustion in- terne suralimenté comportant deux conduits d'admission pouvant être étranglés, aboutissant au compresseur, et dont l'un débouche selon un certain angle, c'est-à-dire avec modification de la direction d'entrée d'écoulement, dans l'autre conduit d'admission. Un inconvénient ren- contré cependant à cet égard consiste en ce que le rotor du compresseur reçoit l'écoulement seulement en zone tangentielle. Du fait de l'augmentation résultante de la ventilation, le rendement du compresseur est diminué. D'après le brevet DE-12 91 943, on connaît un turbo-compresseur à gaz d'échappement pour moteur à com- bustion interne, comportant un canal en forme d'anneau qui est placé dans la zone de l'ouverture d'aspiration d'air du compresseur et comportant des aubes directrices ré- glables. Un inconvénient rencontré à cet égard consiste cependant en ce que, du fait de la canalisation addition- nelle de l'air de combustion, notamment dans le domaine de plein régime du moteur à combustion interne, la perte de charge créée par le canal, dans lequel sont disposées les aubes directrices, est augmentée, et qu'en conséquence le rendement du turbo-compresseur est diminué. En outre, la structure et la commande des aubes directrices réglables sont compliquées et coûteuses. L'invention a pour but de favoriser la rota- tion à vitesse élevée du compresseur dans le mode d'aspi- ration normale d'un moteur à combustion interne suralimenté au moyen d'un écoulement d'air introduit dans le rotor du compresseur en fonction de la charge du moteur. Conformément à l'invention, ce problème est résolu parlefaitque la section de passage des orifices de sortie peut être modifiée au moyen d'un fourreau compor- tant des évidements en forme de buse, disposé de façon à pouvoir tourner graduellement dans le volume annu- laire. Selon d'autres particularités de l'invention: - la soupape d'arrêt est prévue dans le conduit d'&dmission en amont du compresseur, en amont de la- quelle le conduit secondaire part du conduit d'admission; - lors d'une augmentation de la charge du moteur, la section de passage des orifices de sortie peut être augmentée; - la condition de charge momentanée du moteur est déterminée au moyen de la vitesse de rotation du moteur et de la position de la pédale d'accélérateur. Le dispositif déflecteur conforme à l'invention présente l'avantage que ce dispositif modifiant la direc- tion d'écoulement est traversé par un écoulement exclusi- vement dans le domaine de ralenti et dans le domaine infé- rieur de chargespartiellesdu moteur,de sorte que, dans le domaine supérieur de charges partielles et dans le domaine de plein régime du moteur, il n'augmente pas la perte de charge et ne diminue pas le rendement du turbo-compresseur. Le dispositif déflecteur, qui est simple, exempt d'entre- tien et qui comporte peu de parties mobiles, ne nécessite aucune commande coûteuse,car seulement le conduit d'air d'admission doit être fermé au moyen de la soupape d'arrêt. Du fait de la forme de construction mécaniquement simple et spatialement compacte, le dispositif déflecteur peut également être monté ultérieurement dans le conduit d'ad- mission du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence, dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente schématiquement un agen- cement d'un dispositif déflecteur servant à modifier la direction de l'écoulement d'air variable qui est fourni au rotor du compresseur d'un turbo-compresseur à gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne; la Figure 2 est une vue en coupe verticale du dispositif déflecteur faite selon la ligne II-II de la Figure 1. Sur la Figure 1 est désigné par 1 un moteur à combustion interne à suralimentation comportant un turbo-compresseur à gaz d'échappement 2. En amont du compresseur 4 disposé dans le conduit d'admission 3 du moteur 1, il est prévu un dispositif déflecteur 5 pour modifier la direction de l'écoulement d'air introduit dans le compresseur 4. La section de passage du conduit d'admission 3 peut être fermée au moyen d'une soupape d'arrêt 6 placée dans le conduit d'admission 3,en amont du dispositif déflecteur 5. Un conduit secondaire 7 part, en amont de la soupape d'arrêt 6, du conduit d'admission 3, et débouche dans un volume annulaire 8 du dispositif dé- flecteur 5, qui entoure le conduit d'admission 3 dans la zone de l'entrée du compresseur 4. Des capteurs de mesure 9, 14, 12 captent la vitesse de rotation du turbo- compresseur, la vitesse de rotation du moteur, la posi- tion de la pédale d'accélérateur ou bien la course de la tige de régulation de la pompe d'injection de carburant 13 du moteur 1. Au moyen de conducteurs de transmission de signaux 10, 15, 16, la liaison fonctionnelle entre les capteurs 9,12,14 et une unité de commande 34 est établie de façon que cette unité commande un système d'entraînement 35 actionné par force auxiliaire et qui est relié à l'unité de commande 34 par un conducteur 36. Le système d'entraînement 34 est associé à un fourreau 29 pouvant pivoter dans le volume annulaire 8 et entourant le conduit d'admission 3, conformément à la Figure 2. La paroi 30 qui est commune au conduit d'admission 3 et au volume annulaire 8 comporte des orifices de sortie 31 de forme cylindrique qui sont répartis uniformément sur la périphérie. Les axes 32 des orifices de sortie 31 sont orientés dans la direction des aubes 21 et, du côté de l'aspirationdesdites aubes, ils sont tangents au cercle central virtuel 28 décrivant les lignes méridiennes. La paroi commune 30 est entourée, du côté du volume an- nulaire, par un fourreau 29 monté de façon tournante. Le fourreau 29 comporte sur sa périphérie des évidements 33 répartis à intervalles égaux et s'élargissant en forme de buses vers le volume annulaire 8; les axes des évidements 33 sont congruents avec les axes 32. Au moyen d'un système d'entraînement, non représenté, le fourreau 29 peut être tourné de telle sorte que les sections de passage des orifices de sortie 31 soient modifiables en fonction de la charge et que, lorsque la charge augmente, la section de passage soit augmentée. La condition de charge du moteur est déterminée dans l'unité de commande 34 au moyen de la vitesse de rotation du moteur et de la course de la tige de régulation. Lorsque, en marche au ralenti du moteur 1, le turbo-compresseur 2 tombe en dessous d'une vitesse de rotation prédéterminée, l'unité de commande 34 enclenche un système électromagnétique d'entraînement 17 qui fait passer la soupape d'arrêt 6 dans une position d'obtura- tion de la section de passage du conduit d'admission 3. L'écoulement d'air à fournir au moteur 1 est introduit par l'intermédiaire du conduit secondaire 7 dans le volume annulaire 8. A partir du volume annulaire 8, l'air aspiré par le moteur passe par les orifices de sortie 31, orien- tés dans le sens de rotation du rotor de compresseur 22 et par les évidements 33 en direction du rotor de com- presseur 22. Dans l'unité de commande 34, la condition instantanée de charge du moteur 1 est déterminée à l'aide de la vitesse de rotation du moteur et de la course de la tige de régulation de la pompe d'injection de carburant. Au moyen du fourreau qui est entraîné en rotation par un système d'entraînement 35, la section de passage des ori- fices de sortie 31 peut être réglée en fonction de la charge. Ainsi, à mesure que la charge augmente, la section de passage des orifices est augmentée jusqu'à ce que les orifices soient complètement ouverts dans le domaine inférieur de charges partielles du moteur. Lorsqu'un domaine de charge prédéterminée est dépassé, le système d'entraînement 17 est enclenché par l'unité de commande 34; la soupape d'arrêt 6 est alors ramenée dans sa position initiale, et le rotor de compresseur 22 est alimenté en air exclusivement par le conduit d'admis- sion 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour changer la direction d'un écoulement d'air pénétrant dans un compresseur d'un turbo- compresseur à gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et qui est introduit dans le compresseur au moyen d'une soupape d'arrêt par le conduit d'admission ou bien au moyen d'un conduit secondaire associé au conduit d'ad- mission et débouchant dans un dispositif déflecteur pourvu d'un volume annulaire, le conduit d'admission du compres- seur étant entouré dans la zone d'entrée par le volume annu- laire, laquelle est pourvue dans une paroi commune avec le conduit d'admission d'orifices de sortie en forme de buses, dont les zones de sortie d'écoulement sont inclinées par rapport au cOté d'entrée d'écoulement, dans le sens de rotation des aubes du rotor du compresseur, caractérisé en ce que la section de passage des orifices de sortie (31) peut être modifiée au moyen d'un fourreau (29) comportant des évidements (33) en forme de buses, disposé de façon à pouvoir tourner graduellement dans le volume annulaire (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la soupape d'arrêt (6) est prévue dans le conduit d'admission (3) en amont du compresseur, en amont de laquelle le conduit secondaire (7) part du conduit d'admission (3). 3. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, lors d'une augmentation de la charge du moteur (1), la section de passage des orifices de sortie (31) peut être augmentée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la condition de charge momentanée du moteur est déterminée au moyen de la vitesse de rotation du moteur et de la position de la pédale d'accélérateur.