Brevet FR2804999A1 — publié le 20010817

Etat de la technique La présente invention concerne un dispositif pour limiter la vitesse de rotation d'un turbocompresseur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel un capteur de pression mesure la pression de suralimentation du côté pression d'un compresseur du turbocompresseur placé dans la tubulure d'aspiration du moteur, et des moyens dimi- nuent une pression de suralimentation de consigne prédétermi- née, si la vitesse de rotation atteint une valeur maximale autorisée. Dans la conception d'un turbocompresseur de gaz d'échappement et de sa régulation, il faut veiller à ce que sa vitesse de rotation (régime) ne dépasse pas une valeur maximale autorisée. Comme cela est connu d'après le document MTZ Motortechnische Zeitschrift 53 (1992), 10, pages 454-462, la régulation de la pression de suralimentation se fait de manière connue par comparaison d'une pression de charge ou de suralimentation de consigne, selon le souhait du conducteur, avec une pression de suralimentation réelle mesurée par un capteur de pression dans la tubulure d'aspiration. Pour le contrôle de la vitesse de rotation du turbocompresseur, on utilise usuellement un capteur de vitesse de rotation qui dé- tecte la vitesse de rotation du compresseur dans la tubulure d'aspiration. Par comparaison de la vitesse de rotation mesu- rée du turbocompresseur et d'un seuil correspondant à la vi- tesse de rotation maximale autorisée, on détermine si le turbocompresseur arrive dans une plage de vitesse de rotation critique, et l'on peut ainsi agir sur la régulation de la pression de suralimentation. Le document MTZ évoqué ci-dessus montre que l'on régule toujours la pression de suralimenta- tion dans la tubulure d'aspiration sur des valeurs program- mées qui ont été déterminées sous une atmosphère normale. En fonction de l'altitude croissante et de la diminution de la pression ambiante, c'est-à-dire de la diminution de la densi- té de l'air, on n'atteint la pression de suralimentation de consigne nécessaire que par une augmentation de la vitesse de rotation du turbocompresseur. Pour cela, on ne ferme plus la vanne de dérivation du turbocompresseur, et ainsi la turbine reçoit une quantité plus importante de gaz d'échappement. L'utilisation d'un capteur de pression atmosphérique permet d'abaisser la pression d'alimentation de consigne prédéfinie par la régulation de pression de suralimentation en cas de5 diminution de la pression ambiante; cela permet de limiter la vitesse de rotation du turbocompresseur à l'intérieur de sa valeur maximale autorisée. La présente invention a pour but de développer un dispositif pour limiter la vitesse de rotation d'un turbocom- presseur de gaz d'échappement correspondant au type défini ci-dessus, et qui ne nécessite ni capteur de vitesse de rota- tion pour déterminer la vitesse de rotation du turbocompres- seur, ni capteur de pression atmosphérique. Avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par un filtre passe-bande qui filtre une composante spectrale à partir du signal de sortie du capteur de pression de suralimentation, cette com- posante apparaissant dans le spectre du signal du capteur de pression de suralimentation lorsque la colonne d'air de la tubulure d'aspiration est mise en oscillation par la rotation du compresseur à la vitesse de rotation maximale autorisée. Ainsi, à partir du signal de sortie d'un capteur de pression d'alimentation qui existe de toute façon, on dé- duit un critère pour limiter la vitesse de rotation du turbo- compresseur en dessous de sa valeur maximale autorisée. Cela permet de supprimer un capteur de vitesse de rotation et un capteur de pression atmosphérique. Selon des développements avantageux de l'invention: - il existe un élément de correction qui compare à un seuil la composante spectrale fournie par le filtre passe-bande et, en cas de dépassement du seuil, l'élément de correction génère un signal de correction qui diminue la pression de suralimentation de consigne; - le capteur de pression de suralimentation est avantageusement un capteur piézo-électrique, car un tel cap- teur est très peu sensible aux vibrations de la colonne d'air dans la tubulure d'aspiration. Dessins La présente invention sera décrite ciaprès de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est une vue sché- matique d'un moteur à combustion interne comportant un turbo- compresseur de gaz d'échappement et une unité de commande limitant la vitesse de rotation du turbocompresseur.10 La figure montre un moteur à combustion interne 1 équipé d'une tubulure d'aspiration 2 et d'un canal de gaz d'échappement 3. Le canal 3 est équipé de la turbine 4 d'un turbocompresseur couplé mécaniquement à un compresseur 5 logé dans la tubulure d'aspiration 2. Pour permettre de réguler la pression d'alimentation dans la tubulure d'aspiration, la turbine 4 est court-circuitée dans le canal de gaz d'échappement 3 par une dérivation 6 munie d'une vanne de commande 7. La vanne 7 est entraînée par un actionneur 8. La tubulure d'aspiration 2 est munie d'un capteur de pression de suralimentation 9 situé du côté pression du compresseur 5; ce capteur fournit un signal de sortie ld à une unité de commande SE. Le signal de pression de suralimen- tation ld est appliqué à l'entrée d'un filtre passe-bas TBF dont la sortie fournit un signal de pression de suralimenta- tion réel ldi, dont on a enlevé toutes les grandeurs pertur- batrices. Un régulateur de pression de suralimentation LDR (par exemple un régulateur PD ou PI ou PID) (proportionnel différentiel ou proportionnel intégral ou proportionnel inté- gral différentiel) déduit de la différence dld entre la pres- sion de suralimentation réelle ldi et une pression de suralimentation de consigne lds dépendant du souhait du con- ducteur, et éventuellement d'autres paramètres de fonctionne- ment du moteur, une grandeur de commande wg pour l'actionneur 8 de la vanne de dérivation 7. Comme déjà indiqué dans le préambule, pour éviter la destruction du turbocompresseur, il faut veiller à ce que celui-ci ne dépasse pas une vitesse de rotation maximale au- torisée. Lorsque le véhicule fonctionne à des altitudes im- portantes, on peut facilement dépasser la vitesse de rotation maximale autorisée pour le turbocompresseur. En effet, comme l'altitude augmente et comme la pression ambiante diminue, on n'obtient la pression d'alimentation de consigne requise que5 seulement par une augmentation de la vitesse de rotation du turbocompresseur. Pour une pression atmosphérique qui diminue fortement par rapport à la pression atmosphérique normale, il faut veiller tout particulièrement à ce que la vitesse de ro- tation de suralimentation ne dépasse pas la valeur maximale10 autorisée, pour éviter la destruction du turbocompresseur. Pour cela, l'unité de commande SE comporte un filtre à bande passante BPF recevant le signal de sortie ld du capteur de pression de suralimentation 9 en parallèle au filtre passe- bas TPF. Le capteur de pression de suralimentation 9 dé- tecte également les oscillations de la colonne d'air dans la tubulure d'aspiration et qui sont provoquées par la rotation du compresseur 5. La fréquence de ces oscillations dépend de la vitesse de rotation du compresseur 5 notamment si le cap- teur de pression de suralimentation 9 est un capteur piézo- électrique qui réagit de manière très sensible aux oscilla- tions de la colonne d'air dans la tubulure d'aspiration et qui sont générées par le compresseur. Ces oscillations se traduisent sous la forme de composantes à haute fréquence du signal combiné au signal de capteur ld. Le filtre passe-bande BPF est conçu, vis-à-vis de sa plage de fréquence passante, de façon que son signal de sortie ne fournisse que les compo- santes spectrales snv provoquées par des oscillations de la colonne d'air dans la tubulure d'aspiration 2 et qui sont créées lors de la rotation du compresseur 5 à la vitesse de rotation maximale autorisée. Le signal de sortie snv du filtre passe-bande BPF est appliqué à un élément de correction KG. Cet élément de correction KG compare le signal snv à un seuil dimensionné pour qu'en cas de dépassement par la composante spectrale snv séparée par filtrage du signal de pression de suralimentation ld, on puisse être sûr que la composante spectrale snv sépa- rée par filtrage correspond à la vitesse de rotation du com- presseur 5 qui est à la valeur maximale autorisée. Si alors l'élément de correction KG reconnaît de cette manière la vi- tesse de rotation maximale autorisée du turbocompresseur, cet élément KG émet un signal de correction ldk. Le point de com- binaison V1 retranche ce signal de correction ldk de la pres- sion de suralimentation de consigne lds. Au point de combinaison V2, on forme la diffé- rence dld entre la pression de suralimentation de consigne ldsk, réduite par correction, et la pression de suralimenta- tion réelle ldi qui est finalement appliquée au régulateur de pression de suralimentation LDR. Celui-ci commande alors la vanne de dérivation 7 pour qu'une quantité plus faible de gaz d'échappement alimente la turbine 4 du turbocompresseur, et pour que sa vitesse de rotation passe ainsi en dessous de la15 valeur maximale autorisée. Le dispositif tel que décrit ci-dessus permet, sans utiliser de capteurs de vitesse de rotation de turbocom- presseur et sans utiliser de capteurs de pression atmosphéri- ques, que même dans les déplacements à des altitudes géographiques élevées, le turbocompresseur de gaz d'échappement puisse atteindre pratiquement sa vitesse de ro- tation maximale autorisée sans toutefois la dépasser. R E V E N D I C A T I ON S ) Dispositif pour limiter la vitesse de rotation d'un tur- bocompresseur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel un capteur de pression (9) mesure la pression de suralimentation du côté pression d'un compresseur (5) du turbocompresseur (4, 5) placé dans la tubulure d'aspiration (2) du moteur (1), et des moyens (SE) diminuent une pression de suralimentation de consigne (lsd) prédétermi- née, si la vitesse de rotation atteint une valeur maximale autorisée, caractérisé par un filtre passe-bande (BPF) qui filtre une composante spec- trale (snv) à partir du signal de sortie (ld) du capteur de pression de suralimentation (9), cette composante apparais- sant dans le spectre du signal du capteur de pression de sur- alimentation (9) lorsque la colonne d'air de la tubulure d'aspiration (2) est mise en oscillation par la rotation du compresseur (5) à la vitesse de rotation maximale autorisée. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un élément de correction (KG) compare à un seuil la compo- sante spectrale (snv) fournie par le filtre passe-bande (BPF), et l'élément de correction (KG) génère, en cas de dé- passement du seuil, un signal de correction (ldk) qui diminue la pression de suralimentation de consigne (lds) prédétermi- née. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de pression de suralimentation (9) est un capteur piézoélectrique.