Brevet FR2833303A1 — publié le 20030613

L'invention concerne un turbocompresseur à suralimentation pour un moteur à combustion interne, qui est relié à un circuit de régulation par l'intermédiaire d'un organe de réglage, le circuit de régulation comportant au moins un capteur pour au moins un paramètre de fonctionnement. On connaît déjà un dispositif de commande pour la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur à suralimentation d'après DE 33 03 350, comportant une surface de commande (Al), dans laquelle la pression de suralimentation peut être réduite en fonction des signaux d'au moins un détecteur de cognement. La pression de suralimentation est réglée au moyen d'un dispositif de réglage en fonction des paramètres constitués par la charge et la vitesse de rotation. Cette régulation s'effectue par voie électronique, notamment par l'intermédiaire d'un champ de caractéristiques de la pression de suralimentation, mémorisé dans une mémoire. Pour réduire la pression de suralimentation lors de l'apparition de signaux de cognement, le signal de sortie d'un étage de régulation du cognement est utilisé de préférence pour l'allumage du moteur à combustion interne, afin d'obtenir un montage simple du dispositif électronique. Grâce au réglage électronique précis de la pression de suralimentation, en dehors de l'obtention d'une optimisation des données de fonctionnement du moteur à combustion interne, on évite par avance, dans une large mesure, un fonctionnement avec cognement. D'après EP 0 347 756 Bl, on connaît un turbocompresseur à suralimentation, qui comporte un organe de réglage pour le dispositif d'aubes. L'organe de réglage est inséré dans un circuit de régulation, qui est commandé par les différents paramètres du moteur, que sont la vitesse de rotation, l'état de charge, le cognement, la position de l'organe d'étranglement ou la position du vilebrequin et influe ou modifie la position angulaire du dispositif d'aubes du turbocompresseur à suralimentation de manière à éviter un cognement et des variations de la pression de suralimentation. Les compresseurs radiaux ne possèdent pas le rendement le plus approprié,, à proximité de la limite de pompage. La limite de pompage représente la fin de la zone de fonctionnement stable. Lorsqu'on s'efforce d'obtenir le rendement le plus approprié du turbocompresseur à suralimentation, on obtient nécessairement le point de fonctionnement critique qui ne permet aucune variabilité de la courbe caractéristique du moteur à combustion interne. L'invention a pour but d'agencer et de disposer un turbocompresseur à suralimentation de manière qu'un point de fonctionnement optimum soit garanti avec un écart optimum par rapport à la limite de pompage. Le problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que le capteur est agencé sous la forme d'un enregistreur de vibrations pour des gaz et/ou des corps solides et est disposé dans la zone d'un conduit du turbocompresseur à suralimentation. De ce fait, un point de fonctionnement critique peut être détecté avant que la limite de pompage du turbocompresseur à suralimentation soit atteinte, c'est-à-dire qu'avant que le point de fonctionnement du turbocompresseur à suralimentation soit décalé dans la zone de la limite de pompage du turbocompresseur à suralimentation ou dépasse même cette zone, sous l'effet de variations de la pression produites par le moteur à combustion interne, on puisse obtenir un décalage approprié du point de fonctionnement. L'apparition du point de fonctionnement ou de l'état d'écoulement critique s'accompagne de vibrations identifiables de la colonne d'air, qui sont détectées par le capteur selon l'invention et sont utilisées pour la régulation. A cet effet il est avantageux que le capteur soit agencé sous la forme d'un détecteur de couche limite et soit disposé dans le conduit d'aspiration et/ou dans le conduit de refoulement du turbocompresseur à suralimentation, et qu'au moins un capteur soit situé dans le conduit d'aspiration, dans le conduit de refoulement et/ou dans un conduit de jonction entre le conduit d'aspiration et le conduit de refoulement. L'agencement en tant que détecteur de couche limite empêche qu'une influence perturbatrice soit appliquée à l'écoulement de gaz à l'intérieur du turbocompresseur à suralimentation, étant donné que le capteur est disposé partiellement en renfoncement dans la paroi du carter. Le capteur ne doit entraîner essentiellement aucun décalage du point de fonctionnement. Le capteur peut être disposé à l'intérieur d'une paroi de carter ou en renfoncement dans cette dernière. Conformément à une variante de réalisation, une possibilité supplémentaire réside dans le fait que le circuit de régulation possède une mémoire de valeurs de consigne et/ou de valeurs limites pour la valeur de mesure du capteur, et que le circuit de régulation comporte une mémoire de valeurs de consigne et/ou de valeurs limites, qui mémorise au moins la valeur de consigne et/ou la valeur réelle du capteur. Ceci garantit qu'on dispose d'un circuit de régulation qui délivre une valeur de différence réglée à l'organe de réglage en fonction de la valeur réelle prédéterminée de la colonne d'air. Le régulateur à action proportionnelle garantit une régulation rapide, proportionnelle à l'écart, et le régulateur à action intégrale garantit une élimination lente et continue de l'écart de régulation. Un régulateur à action proportionnelle et différentielle a une influence stabilisatrice, mais qui n'autorise aucun temps mort, et le régulateur à action proportionnelle, intégrale et différentielle garantit une détection précoce et une suppression rapide de l'écart par régulation. En fonction du comportement de fonctionnement du moteur à combustion interne ou en fonction du profil de contrainte, on peut par conséquent brancher le circuit de régulation optimal. A cet effet il est également avantageux que l'organe de réglage possède un dispositif de réglage actionné par voie pneumatique, électrique et/ou hydraulique, le turbocompresseur à suralimentation comportant des aubes directrices réglables et/ou un organe d'étranglement réglable, dans le conduit d'aspiration et/ou dans le conduit de refoulement. Par conséquent une régulation du turbocompresseur à suralimentation ou de son point de fonctionnement est possible de sorte que dans le cas critique, on peut influer sur ce point de fonctionnement en fonction du champ de caractéristiques actuel. Une régulation de pression au moyen d'un étranglement réduit entraîne par conséquent un déplacement approprié du point de fonctionnement à l'intérieur du champ de caractéristiques. Il est particulièrement important pour la présente invention de comparer une valeur réelle du capteur à une valeur de consigne et de déterminer une valeur de différence, la valeur de différence étant évaluée par le régulateur et étant ensuite envoyée à l'organe de réglage, qui convertit cette valeur du régulateur en un déplacement de réglage des aubes directrices du turbocompresseur à suralimentation et/ou de l'organe d'étranglement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 montre une représentation en coupe d'un turbocompresseur à suralimentation équipé d'un capteur ; et - la figure 2 représente un dessin de principe d'un circuit de régulation pour le turbocompresseur à suralimentation. Sur la figure 1, on a représenté un turbocompresseur à suralimentation 1 comportant une paroi avant de carter 1.6 et une paroi arrière de carter 1.5. Un arbre 1.8, qui porte plusieurs aubes directrices 1.9, est disposé à l'intérieur de la paroi arrière de carter 1.5. La paroi avant de carter 1.6 et la paroi arrière de carter 1.5 sont réunies entre elles pas vissage au moyen d'une liaison à vis 1.7. La paroi avant 1.6 du carter forme un conduit d'aspiration 1.2 disposé coaxialement à l'arbre. Le conduit d'aspiration 1.2 est réalisé avec une forme conique en coupe transversale. Dans la zone de la paroi arrière 1.5 du carter, le conduit d'aspiration s'élargit jusqu'à un conduit de jonction en forme d'assiette 1.4, qui aboutit, entre la paroi avant 1.6 et la paroi arrière 1.5 du carter, à un conduit de refoulement 1.1. Le conduit de refoulement 1.1 possède une forme annulaire et est agencé avec une forme circulaire en coupe transversale et conduit le mélange gazeux comprimé à un conduit d'admission, non représenté, d'un moteur à combustion interne. Les aubes directrices sont adaptées, en coupe transversale, au conduit d'aspiration 1.2 et à la jonction avec le conduit de refoulement. Des troisième et quatrième capteurs de vibrations 4.1, 4.2 sont disposés à l'intérieur du conduit d'aspiration 1.2, le quatrième capteur de vibrations 4.3 étant prévu dans une paroi du carter. Des premier et second capteurs de vibrations 4, 4.1 sont disposés à l'intérieur du conduit de jonction 1.4, le second capteur de vibrations 4.1 étant prévu dans une paroi du carter. Sur la figure 2 on a représenté un circuit de régulation 3, qui comporte, en dehors du premier capteur 4, une mémoire de valeur de consigne 3.1, un organe de comparaison valeur réelle-valeur de consigne 6, un régulateur à action proportionnelle, intégrale et différentielle 16, un organe de réglage 2 et le turbocompresseur à suralimentation 1. La valeur réelle, produite dans le turbocompresseur à suralimentation 1, du courant de gaz est détectée par le capteur 4 et est comparée, par l'intermédiaire de l'organe de comparaison valeur réellevaleur de consigne 6 à une valeur de consigne tirée de la mémoire de valeurs de consigne 3.1. La valeur de différence est déterminée ou l'écart est évalué ou éliminé par réglage au moyen du régulateur à action proportionnelle, intégrale et différentielle 5, conformément au profil réel de déplacement et est transmise à l'organe de réglage. L'organe de réglage 2 convertit ce signal en un déplacement de réglage du turbocompresseur à suralimentation ou de ses aubes directrices 1.9 et/ou de ses organes d'étranglement non représentés. Le signal produit dans ce nouvel état de fonctionnement ou en son nouveau point de fonctionnement est à nouveau détecté par le capteur 4. REVENDICATIONS 1. Turbocompresseur à suralimentation (1) pour un moteur à combustion interne, qui est relié à un circuit de régulation (3) par un organe de réglage (2), le circuit de régulation (3) comportant au moins un capteur (4) pour au moins un paramètre de fonctionnement, caractérisé en ce que le capteur (4) est agencé sous la forme d'un enregistreur de vibrations pour des gaz et/ou des corps solides et est disposé dans la zone d'un conduit (1.1) du turbocompresseur à suralimentation. 2. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (4) est agencé sous la forme d'un détecteur de couche limite et est disposé dans un conduit d'aspiration (1.2) et/ou dans le conduit de refoulement (1.1) du turbocompresseur à suralimentation (1), le capteur (4) étant disposé au choix en renfoncement à l'intérieur d'une paroi de carter. 3. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un capteur (4) situé dans le conduit d'aspiration (1.2), dans le conduit de refoulement (1.1) et/ou dans un conduit de jonction (1.4) entre le conduit d'aspiration (1.2) et le conduit de refoulement (1.1). 4. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de régulation (3) possède une mémoire (3.1) de valeurs de consigne et/ou de valeurs limites, qui mémorise au moins la valeur de consigne et/ou la valeur réelle du capteur (4). 5. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le circuit de régulation (3) comporte un circuit de comparaison valeur réelle-valeur de consigne (6) ainsi qu'un régulateur (5) à action proportionnelle, à action intégrale, à action proportionnelle et intégrale, à action proportionnelle et différentielle et/ou à action proportionnelle, intégrale et différentielle. 6. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe de réglage (2) comporte un dispositif de réglage actionné par voie pneumatique, électrique et/ou hydraulique. 7. Turbocompresseur à suralimentation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le turbocompresseur à suralimentation comporte des aubes directrices réglables et/ou un organe d'étranglement réglable, les aubes directrices et/ou l'organe d'étranglement étant prévus au choix dans le conduit d'aspiration (1.2) et/ou dans le conduit de refoulement (1.1). 8. Procédé pour régler un turbocompresseur à suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par les étapes suivantes de procédé : a) une valeur réelle du capteur (4) est comparée à une valeur de consigne du capteur (4) et une valeur de différence est déterminée, b) la valeur de différence est évaluée par le régulateur (5), c) la valeur de différence évaluée est envoyée en tant que valeur de régulateur à l'organe de réglage (2), d) l'organe de réglage (2) convertit la valeur de régulateur en un déplacement de réglage des aubes directrices du turbocompresseur à suralimentation et/ou de l'organe d'étranglement.