Brevet FR2823795A1 — publié le 20021025

SP 19249 JL 1 2823795 DISPOSITIF POUR RELIER LA TIGE D'UN PRESSOSTAT A UNE SOUPAPE DE DECHARGE D ' UN TURBOCOMPRES SEUR, TURBO COMPRESSEUR ET MOTEUR A COMBUSTION INTERNE AINSI EQUIPES La présente invention concerne un dispositif pour relier la tige d'un pressostat à une soupape de décharge des gaz d'un turbocompresseur. La présente invention concerne également un turbocompresseur équipé d'un dispositif pour relier la tige d'un pressostat à une soupape de décharge. La présente invention concerne enfin un moteur à combustion interne comprenant un turbocompresseur ainsi équipé. Dans un turbocompresseur, un pressostat est prévu pour réagir à une surpression ou à une dépression d'un collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne. Lorsque la pression des gaz d'admission en aval du turbocompresseur dépasse un seuil déterrniné, le pressostat régule une ouverture d'une soupape de décharge qui est disposée en amont de la turbine du turbocompresseur. Par l'ouverture, les gaz d'échappement envoyés à la turbine du turbocompresseur sont déviés vers un conduit de dérivation, appelé communément " by-pass ", qui débouche dans la canalisation d'échappement en aval de la turbine. Le pressostat permet d'éviter que la turtine ne tourne trop vite, ce qui entranerait une détérioration de ses aubes et de ses paliers. Le pressostat fonctionne par l'intermédiaire d'une tige longitudinale pouvant prendre, soit une position rétractée qui provoque via une cornmande la ferrneture de la soupape de décharge, soit une position étendue qui provoque via la cornmande 2s l'ouverture de la soupape de décharge. Etat de la technique On connat d'après les EP- 0.523.859, FR- 2.707.712, GB-2.151.700 et EP- 0.976.919 des turbocompresseurs comprenant des dispositifs permettant de relier la tige d'un pressostat à une comrnande pour soupape de décharge des gaz. 2 2823795 Un premier inconvénient de ces dispositifs est que la tige du pressostat est très rigidement liée à la cornmande pour soupape. Ceci fait que des contraintes vont générer des usures d'un ou plusieurs des éléments constitutifs des dispositifs. Ces usures ont été constatées, notamment sous la forme de flambages d' axes, d'ovalisations de paliers, de s déformations et de perte d'étanchéité à l'intérieur du pressostat, de fuites au niveau du siège de la soupape de décharge. Un deuxième inconvénient de ces dispositifs est du aux vitesses élevées de rotation de la turbine du turbocompresseur, allant jusqu'à 200.000 tours par minute, générant un niveau important de vibrations. I1 en résulte également des usures de plus en plus importantes des pièces du pressostat et de la commande pour soupape de décharge, au fur et à mesure de l'utilisation du moteur et de son turbocompresseur. Un troisième inconvénient de ces dispositifs de l'art antérieur est engendré par les températures élevées que peut atteindre le turbocompresseur. Ces températures et également des écarts de températures entre pièces, appartenant au pressostat et à la commande pour soupape qui sont plus ou moins proches du corps du turbocompresseur, donnent lieu à des dilatations de ces différentes pièces elles-mêmes ou entre-elles. Un quatrième inconvénient de ces dispositifs est leur manque d'adaptation à l'environnement moteur. Si les cotes précises ne sont pas respectées lors de la conception, puis lors du montage du turbocompresseur, de son pressostat et de la commande pour soup ape de décharge des gaz, différentes tensions vont survenir, conduisant à des usures prématurées, à un disfonctionnement du pressostat, voire à la casse du turbocompresseur. Résumé de l'invention 2s Un premier problème est de constituer un dispositif reliant la tige d'un pressostat d'un turbocompresseur comprenant des moyens destinés à conférer plus de souplesse dans la transmission des mouvements entre la tige du pressostat et la commande pour soupape. Un deuxième problème consiste à prévoir des moyens permettant d'éviter des so contraintes mécaniques et permettant une adaptation aux contraintes thermiques existant au niveau du pressostat, de sa tige et de la commande pour soup ape. 3 2823795 Un troisième problème posé est de réaliser un dispositif reliant la tige d'un pressostat à une commande pour soupape avec des moyens simples et peu coûteux destinés à maximiser la durée de vie du turbocompresseur. Un dispositif relie une tige d'un pressostat à une commande pour soupape de s décharge de gaz d'un turbocompresseur dans un moteur à combustion interne. Conformément à un premier aspect de l' invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à amortir des vibrations du moteur à combustion interne et du turbocompresseur et destinés à compenser des variations de distance et d'angle entre la tige du pressostat et la comrnande pour soupape. Très prétérentiellement, les moyens destinés à amortir et à compenser permettent à la tige du pressostat de présenter un deuxième dogré de liberté. Les moyens destinés à amortir et à compenser peuvent comprendre une pièce faisant varier l'angle entre le plan défini par l'ase longitudinal de la tige du pressostat et l'axe longitudinal d'un levier d'actionnement de la soupape faisant partie de la commande pour soupape et un axe de rotation commun au dispositif et au levier d'actionnement de la soupape. L'angle maximum possible est à titre d'exemple sensiblement égal à 15 . Dans un premier mode de réalisation de la présente invention, la pièce faisant varier l'angle est un anneau rotatif captif pouvant basculer. Dans un deuxième mode de réalisation préLérentiel de la présente invention, la pièce faisant varier l'angle est une rotule captive pouvant basculer. Dans le premier mode de réalisation, la rotule comprend une tête qui peut être enchassée pour rotation au niveau de l'axe de rotation commun au dispositif et au levier d' actionnement de la soupape, à l' extrémité du dispositif opposée à la tige du pressostat. De la manière analogue, dans le deuxième mode de réalisation, l'anneau rotatif peut également être enchâssé pour rotation au niveau de l'axe de rotation commun au dispositif et au levier d' actionnement de la soupape, à l' extrémité du dispositif opposée à la tig e du pres so stat. Dans le premier mode de réalisation, la tête de la rotule va favorablement tourner dans un palier de rotation ménagé dans le dispositif sous la forme d'une cheminée. Favorablement, et dans le deuxième mode de réalisation, l'anneau rotatif va tourner dans un palier de rotation ménagé dans le dispositif sous la forme d'une cheminée. Dans le premier mode de réalisation Un pivot de rotation du levier d'actionnement de la soupape de décharge de gaz peut être inséré dans l'anneau rotatif. Dans le deuxième mode de réalisation, un pivot de rotation du levier d'actionnement de la soupape de décharge de gaz est solidarisé à la tête de la rotule. Afin de permettre un réglage du turbocompresseur, le dispositif comprend de prétérence en oube un élément permettant de régler la longueur entre la tige du pressostat et l'axe de rotation corumun au dispositif et au levier d'actionnement de la soupape. Conformément à un deuxième aspect de l' invention, un turbocompresseur est lo caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif tel que défini cidessus. Conformément à un troisième aspect de l'invention, un moteur à combustion interne est caractérisé en ce qu'il comprend un turbocompresseur ayant un dispositif tel que défini ci-dessus. Description des dessins L' invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en rétérence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la Figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un turbocompresseur muni d'un pressostat; - la Figure 2 représente une vue partielle du dessus de la soupape de décharge, de sa corumande et du dispositif reliant la commande de soupape à la tige du pressostat; - la Figure 3 représente une vue en perspective du dispositif reliant la commande de soupape à la tige du pressostat; - la Figure 4 représente une vue partielle latérale du pressostat, du dispositif reliant la commande de soupape à la tige du pressostat et de la biellette d'actionnement; - la Figure 5 représente une vue latérale du dispositif reliant la commande de soupape à la tige du pressostat selon un premier mode de réalisation; - la Figure 6 représente une vue en coupe longitudinale selon VI - VI de la Figure 5; - la Figure 7 représente une vue en coupe transversale selon VII - VII de la Figure 5; 2823795 - la Figure8 représente une vue latérale du dispositif reliant la commande de soupape à la tige du pressostat selon un deuxième mode de réalisation; - la Figure 9 représente une vue en coupe longitudinale selon IX - IX de la Figure 8 et; s - la Figure 10 représente une vue en coupe transversale selon X - X de la Figure 8. Description détaillée Un moteur à combustion interne comprend un turbocompresseur 1 prévu pour suralimenter le moteur. Une turbine (non représentée) du turbocompresseur 1, logée dans o une section de détente 2, est reliée en amont à un collecteur d'échappement 3 du moteur. Un compresseur (non représenté) du turbocompresseur 1, logé dans une section de compression 4, est relié en aval à un collecteur d' admission 6 d'un mélange air-carburant du moteur. La turbine est par ailleurs reliée en aval à un conduit d'échappement 7 des gaz brulés, et le compresseur est relié en amont à un conduit d' admission 8 du mélange air carburant. En fonctionnement suralimenté du moteur, le turbocompresseur 1 est destiné à comprimer l'air d'admission avant son introduction dans la chambre de combustion du moteur. Pour ce faire, la turbine est entrâînée en rotation par les gaz d'échappement issus du collecteur d'échappement 3 et elle entrâîne à son tour le compresseur du turbocompresseur 1 à laquelle elle est liée pour rotation. Pour ce faire, une section d'entrâînement 9 comprend notamment un artre guidé en rotation sur des paliers (non représentés). L'entrâînement du turbocompresseur 1 peut être modulé ou interrompu pour certaines conditions de pressions des gaz d' admission et des gaz d' échappement. C'est par exemple le cas, lorsque la pression des gaz d' admission est trop importante et risque de provoquer une surpression des gaz d'échappement en sortie du collecteur d'échappement 3. Le maintien du fonctionnement du turbocompresseur 1 risquerait alors d'endommager l'ensemble de la section de détente 2 et la section d'entrâînement 9. C 'est par exemple également le cas, lorsque la pression des gaz d' échappement est trop faible entrâînant la turbine au ralenti. Le maintien du fonctionnement du turbocompresseur 1 risquerait alors de pénaliser le rendement du moteur, le compresseur ne comprimant pas assez les gaz d'admission. 6 2823795 Pour moduler ou interrompre le fonctionnement du turbocompresseur 1, le collecteur d'échappement 3 est aussi relié à une extrémité amont 11 d'une conduite de dérivation appelée "by-pass " 12, dont l'autre extrémité 13 débouche perpendiculairement dans le conduit d'échappement 7. L'extrémité amont 11 du by-pass 12 comporte une soupape de décharge de turbine 14, coaxiale à l'extrémité amont 11 du by-pass 12. La soupape de décharge 14 est susceptible sélectivement de plus ou moins obturer le bypass 12 ou de le mettre plus ou moins en conmunication avec le collecteur d'échappement 3. Elle permet d'orienter au moins une partie des gaz d'échappement vers le conduit d'échappement 7, afin que ces o gaz ne traversent ni n'entrâînent la turtine du turbocompresseur. Un dispositif de régulation se présentant sous la forme d'un pressostat 16 peut provoquer un mouvement de la soupape de décharge de turbine 14 coaxialement à l'extrémité amont 11 du by-pass 12. La soupape 14 se déplace (Flèche M en Figures 1 et 2) entre deux positions extrêmes, une position obturée, correspondant à la position chargée de la turbine, et une position de dérivation, correspondant à la position déchargée de la turbine. Ln obturation, une tête 17 de la soupape 14 repose sur un siège 18 et bouche le by pass 12, et en dérivation, la tête 17 de la soupape 14 est axialement décalée par rapport à son siège 18 à l'extrémité 11 du by-pass 12, et ouvre le by-pass 12, un intervalle existant entre la tête 17 de la soupape 14 et son siège 18. La soupape de décharge 14 comprend à son extrémité opposée à sa tête 17, une tige 19 qui est actionnée par et relié à une biellette formant levier de commande 21. La biellette 21 comprend une prernière extrérnité 22 qui est articulée pour rotation sur la tige 19 de la soupape 14 autour d'un pivot transversal 23. La commande pour soupape de décharge de gaz 14 comprend ainsi la tige de soupape 19, la biellette 21 et le pivot 23. La biellette 21 comprend une deuxième extrémité 24 qui est articulée pour rotation sur l'extrémité d'un dispositif 26. Le dispositif 26 est luimême relié à une tige 27 du pressostat 16. Selon une réalisation, la biellette 21 est rectiligne et la tige 27 du pressostat 16 est sensiblement perpendiculaire au déplacement (Flèche M en Figures 1 et 2) de la soupape de décharge 14. Ainsi, un mouvement de translation dans un sens (Flèche T en Figures 1, 2 et 4) de la tige 27 du pressostat 16 entrâîne un mouvement de rotation dans le sens 7 2823795 d'ouverture (Flèche M en Figures 1 et 2) de la soupape 14. La tige 27 du pressostat 16 présente ainsi un premier dogré de liberté. L'ouverture de la soupape 14 correspond à une position de la tige 27 du pressostat 16 pour laquelle celle-ci sort du pressostat 16. De manière simplifiée, le pressostat 16 comprend un diaphragme mobile 28 s sensible à la pression régnant dans le collecteur d' admission 6 et recueillie par une tubulure 29. Le diaphragme mobile 28 est mécaniquement connecté à la tige 27. Le dispositif 26 pour relier une tige 27 d'un pressostat 16 à la commande pour soupape de décharge de gaz 14 est formé en deux parties allongées, sensiblement planes 31 et 32, qui sont embouties et solidarisées entreelles par des points de soudure 33. Les o deux parties 31 et 32 comportent chacune un enfoncement en demi-lune 34. Lorsque les deux parties 31 et 32 sont assemblées, les deux enfoncements 34 définissent un logement allongé 36 et coaxial à l'axe longitudinal 37 du dispositif 26. Dans chacun des deux enfoncements 34 est ménagé une ouverture 38. Une molette creuse 39 est insérce entre les parties allongées 31 et 32 et sa partie de 1S préhension ronde sort par les deux ouvertures 38. La molette creuse 39 présente un taraudage intérieur 41 coaxial à l'axe longitudinal 37 du dispositif 26. L'extrémité libre 42 de la tige 27 du pressostat 16 est également filetée. Cette extrémité 42 pénètre plus ou moins à l'intérieur de la molette 39, le filetage de l'extrémité 42 venant engrener avec le taraudage 41 de la molette 39. La rotation de la molette 39 permet d'agir sur la longueur de l'ensemble dispositif 26 - tige 27 du pressostat. L'opérateur va ainsi manûellement ajuster la longueur totale de l' ensemble dispositif 26 - tige 27, de façon à régler l'ouverture de la soupape 1 4, lorsqu'une valeur seuil déterminée de rotation du turbocompresseur 1 ou lorsqu'une pression seuil déterminée à l'intérieur du collecteur d'admission 6 va être atteinte. A une extrémité 43 du dispositif 26 opposée aux deux enfoncements 34 et à la molette 39, un pivot 44 permet de relier pour rotation le dispositif 26 à la deuxième extrémité 24 de la biellette 21. Dans l'état de la technique, le pivot 44 pénètre dans un trou 46 dans lequel il est maintenu habituellement par un circlips 47. Le dispositif 26 comprend des moyens destinés à amortir des vibrations du moteur à combustion interne et du turbocompresseur 1. Ces moyens permettent également de compenser des variations de distance et d'angle entre la tige 27 du pressostat 16 et l'ensemble des pièces constituant la commande pour la soupape 14. Ces moyens comprennent une pièce faisant varier l'angle enke le plan défini par l'axe longitudinal 37 de la tige 27 du pressostat 16 et l'axe longitudinal 48 de la biellette 21 et un axe de rotation 49 commun au dispositif 26 et à la biellette 21 passant par le pivot 44. Ceci fait que la plage totale pour l'angle de variation est un c8ne de révolution, s toutes les valeurs à l'intérieur du cône étant possibles. Par ses déplacements angulaires possible, la tige 27 du pressostat 16 présente un deuxième degré de liberté. Cet angle de variation se divise en deux composantes al et a2. La composante al se définit par rapport au plan kansversal au dispositif 26 passant par l'axe de rotation 49. La composante a2 se définit par rapport au plan longitudinal au dispositif 26 passant par o l'axe de rotation 49. Les écarts maximurn pour les deux composantes al et a2 de l' angle sont sensiblement égal à 15 . Dans une première forme de réalisation (voir plus particulièrement les Figures 5 à 7), la pièce faisant varier l'angle est un arneau rotatif 51 pouvant à la fois tourner sur lui même et basculer selon les deux composantes al et a2. L'anneau 51 est captif et est enchâssé vers l' extrémité 43 du dispositif 26 pour rotation par rapport à l' axe de rotation 49 cornmun au dispositif 26 et à la biellette 21. Afin d'obtenir une rotation fluide, l'anneau rotatif 51 tourne dans un palier de rotation 52 ménagé à l'exkémité 43 dans le dispositif 26. Pour obtenir le palier 52, les deux parties 31 et 32 sont chacune symétriquement embouties selon l'axe de rotation 49 en une cheminée circulaire et à l'arête se refermant logèrement sur elle-méme. Par assemblage des deux parties 31 et 31, une cage enfermant l'anneau 51 est formée. Le pivot de rotation 44 de la biellette 21 est inséré dans l'anneau rotatif 51. En suivant les possibilités de basculement de l'anneau 51, le pivot 44 peut ainsi prendre 2s différents angles d'inclinaison. La présence de l'anneau 51 confère à l'ensemble dispositif 26 biellette 21 une souplesse de transmission des mouvements beaucoup plus importante, un arnortissement des vibrations, une compensation des distances ou des angles enke le pressostat 16 et la biellette 21. Dans une deuxième forme de réalisation (voir plus particulièrement les Figures 8 à 10), la pièce faisant varier l'angle est une rotule 53 pouvant à la fois tourner sur elle méme et pouvant basculer selon les deux composantes al et a2. La rotule 53 est captive et comprend une tête de rotule 54 qui est enchassée vers l'exkémité 43 du dispositif 26 9 2823795 pour rotation par rapport à l'axe de rotation 49 commun au dispositif 26 et à la biellette 21. Afin d'obtenir une rotation fluide, la tête de rotule 54 tourne dans un palier de rotation 56 ménagé à l'extrémité 43 dans le dispositif 26. Pour obtenir le palier 56, les deux parties 31 et 32 sont chacune embouties selon l'axe de rotation 49 en une cheminée circulaire et à l'aréte se reLermant légèrement sur elle-même. Afin d'obtenir une parfaite insertion de la tête de la rotule 54, la cheminée recevant le sommet de la tête de la rotule 54 présente une profondeur plus importante que la cheminée recevant le col 57 de la rotule 53. Par assemblage des deux parties 31 et 31, une cage enfermant la tête de rotule lo 54 est formoe. Une bague de maintien supplémentaire 59, et servant à une rotation sans à coups de la tête de rotule 54, est positionnée entre les deux cheminées 56. Le pivot de rotation 44 de la biellette 21 est fixé à la rotule 53 au niveau de son pied 58. En suivant les possibilités de basculement de la rotule 53, le pivot 44 peut ainsi prendre différents angles d'inclinaison. La présence de la rotule 53 confère à l' ensemble dispositif 26 biellette 21 une souplesse de kansmission des mouvements beaucoup plus importante, un amortissement des vibrations, une compensation des distances ou des angles entre le pressostat 16 et la biellette 21. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés. De nombreuses modifications peuvent être réalisées, sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. 2823795 REV ENDICATIONS 1. Dispositif pour relier une tige (27) d'un pressostat (16) à une commande (19, 21, 23) pour soupape de décharge de gaz (14) d'un turbocompresseur (1) dans un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (51, 53) destinés à amortir des vibrations du moteur à combustion interne et du turbocompresseur (1) et destinés à compenser des variations de distance et d'angle entre la tige (27) du pressostat (16) et la commande (19, 21, 23) pour soupape (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (S1, 53) destinés à amortir et à compenser permettent à la tige (27) du pressostat (16) de présenter un deuxième degré de liberté. 3. Dispositif selon la revendication2, caractérisé en ce que les moyens destinés à amortir et à compenser comprernent une pièce (51, 53) faisant varier 1'angle (al, a2) entre le plan défini par l'axe longitudinal (37) de la tige (27) du pressostat (16) et l'axe longitudinal (48) d'un levier d'actionnement (21) de la soupape (14) faisant partie de la cornmande (19, 21, 23) pour soupape (14) et un axe de rotation (49) commun au dispositif (26) et au levier d'actionnement (21) de la soupape (14). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l' angle (a l, a2) maximum est sensiblement égal à 15 . 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce faisant varier l'angle (al, a2) est un anneau (51) rotatif captif pouvant basculer. 6. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce faisant varier l'angle (al, a2) est une rotule (53) captive pouvant basculer. 11 2823795 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'anneau rotatif (51) et une tête de la rotule (54) sont enchâssés pour rotation au niveau de l'axe de rotation (49) commun au dispositif (26) et au levier d'actionnement (21) de la soupape (14), à l'extrémité du dispositif (26) opposée à la tige (27) du pressostat (16). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau rotatif (51) et la tête de la rotule (54) tournent dans un palier de rotation (52, 56) ménagé dans le dispositif (26) sous la forme d'une cheminée. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un pivot de rotation (44) du levier d'actionnement (21) de la soupape de décharge de gaz (14) est inséré dans l'anneau rotatif (51) et est solidarisé à la tête de la rotule (54). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément (39) permettant de régler la longueur entre la tige (27) du pressostat (16) et l'axe de rotation commun au dispositif (26) et au levier d'actionnement (14) de la soupape de décharge de gaz (14). 11. Turbocompresseur caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (26) selon l'une des revendications précédentes. 12. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend un turbocompresseur (1) selon la revendication 11. DEPOSANT: E.M.T. 74 MANDATAIRE: Cabinet LAURENT & CHARRAS