Brevet FR2874261A1 — publié le 20060217

Banc d'essais de moteur thermique comportant un turbocompresseur. L'invention concerne un banc d'essais de moteur thermique comportant un turbocompresseur. Les moteurs thermiques à combustion internes équipé de turbocompresseur comportent également un circuit de lubrification des organes du moteur. Une branche de ce circuit est connectée au turbocompresseur pour alimenter en lubrifiant des paliers dans lesquels un arbre reliant la turbine au compresseur est monté rotatif. Le circuit se poursuit par une branche de retour vers le réservoir de carter du moteur. Ce réservoir de carter est en général connecté à un point en dépression du circuit d'admission d'air, pour transférer d'éventuels gaz de combustion qui seraient passés dans le réservoir en passant entre un cylindre et un piston coulissant dans le cylindre. On constate que de l'air mis en pression par le compresseur passe dans le circuit de retour, en fonction des caractéristiques propres du turbocompresseur, du point de fonctionnement et de l'usure éventuelle du turbocompresseur. Le turbocompresseur 2 représenté en coupe sur la figure 1 permet de montrer le chemin des gaz qui pénètrent dans le circuit de lubrifiant. Le turbocompresseur 2 comporte une turbine recevant des gaz d'échappement et qui entraîne un compresseur par l'intermédiaire d'un arbre 25. La 2874261 2 turbine comporte une volute 23 dans laquelle circulent les gaz d'échappement sous pression, et une roue de turbine 23 montée directement sur l'arbre 25. Le compresseur comporte une volute de compresseur 22 dans laquelle circule de l'air sous pression. Une roue de compresseur 24 est également montée directement sur l'arbre 25. L'arbre 25 est monté rotatif sur deux paliers 26, 27. Le turbocompresseur 2 comporte un orifice d'entrée 28 pour recevoir le lubrifiant dans le sens de la flèche F1 et un orifice de sortie 29 pour évacuer le lubrifiant. Les paliers 26, 27 sont alimentés en lubrifiant par des canaux internes. Pour réaliser une étanchéité entre les volutes 21, 22 et l'arbre 25, l'arbre 25 comporte deux rainures 251, 253 dans lesquelles sont logées deux segments 252, 254. Ces segments sont en appui contre des alésages traversant respectivement les volutes. On constate que l'étanchéité n'est pas toujours parfaite et que des gaz d'échappement passent selon la ligne F1 entre la volute de la turbine 21 et l'arbre 25. De même, de l'air d'admission passe entre la volute du compresseur 22 et l'arbre 25 selon le trajet de la flèche F2. Ces gaz se retrouvent mélangés au lubrifiant qui est évacué par l'orifice de sortie 29 dans le sens de la flèche F4. Les conditions de fonctionnement du turbocompresseur sont étroitement liées à celles du moteur. L'objectif de l'invention est de fournir un banc d'essais permettant d'évaluer les caractéristiques du turbocompresseur ou d'en faire varier les conditions de fonctionnement de manière 3 indépendante de celles du moteur. L'invention a donc pour objet un banc d'essais d'un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur, caractérisé en ce que le banc comporte un circuit de lubrification du turbocompresseur dont une première branche est destinée à alimenter le turbocompresseur en lubrifiant en provenance d'un réservoir de banc, et une deuxième branche est destinée à évacuer le lubrifiant du turbocompresseur vers le réservoir de banc. Ainsi, on crée un circuit de lubrification du turbocompresseur indépendant du circuit de lubrification du moteur. On peut modifier les conditions de lubrification du turbocompresseur sans affecter le fonctionnement du moteur. On peut par exemple changer la nature du lubrifiant, sa température, la pression d'alimentation du lubrifiant ou son débit. On peut également mesurer plus facilement la quantité de lubrifiant consommée par le turbocompresseur, lorsque du lubrifiant passe dans le circuit d'air d'admission ou dans le circuit d'échappement. De préférence, une troisième branche est destinée à connecter un évent du réservoir à un réservoir de carter du moteur pour évacuer des gaz du réservoir de banc vers le réservoir de carter. Le circuit de retour du turbocompresseur est généralement connecté au réservoir de carter du moteur. En connectant ainsi le réservoir de banc avec le réservoir de carter, on reproduit les conditions auxquelles le turbocompresseur est soumis en 2874261 4 fonctionnement réel, en particulier en transmettant la pression à l'intérieur du réservoir de carter vers le réservoir de banc. De plus, les gaz qui passent du turbocompresseur vers le réservoir de banc sont ensuite évacués vers le réservoir de carter. Selon un perfectionnement, la troisième branche comporte un débitmètre pour mesurer le débit de gaz. On peut connaître ainsi la quantité de gaz qui passent du turbocompresseur vers le réservoir de banc, puis vers le réservoir de carter. La connaissance de ce débit permet de caractériser le turbocompresseur soit dans sa construction initiale, soit dans son évolution au cours de son usage. Le débitmètre utilise par exemple un effet Vortex. Ce type de débitmètre est adapté pour l'amplitude de sa plage de mesure et sa faible perte de charge. De manière avantageuse, un tranquilisateur est inséré dans la troisième branche en amont ou en aval du débitmètre pour amortir les fluctuations de débit de gaz dans la troisième branche. On s'affranchit ainsi des pulsations créées soit par le turbocompresseur, soit par le mouvement des pistons dans le réservoir de carter. De manière particulière, des moyens thermiques sont insérés dans le circuit de lubrification. Les moyens thermiques permettent soit de réchauffer le lubrifiant, soit de le refroidir, pour ajuster sa température. Ce sont par exemple des résistances électriques pour la chauffe, ou un radiateur ventilé pour le refroidissement. 2874261 5 Selon un perfectionnement, la température du lubrifiant est mesurée en amont du turbocompresseur et régulée par des moyens de régulation agissant sur les moyens thermiques. Ainsi, on peut choisir d'imposer une température du lubrifiant alimentant le turbocompresseur. Une consigne de température peut être donnée soit de manière fixe, soit selon une loi évoluant de manière programmée ou fonction des paramètres de fonctionnement du moteur ou du turbocompresseur. De préférence, des moyens de pompage sont insérés dans la première branche pour faire circuler le lubrifiant. De manière avantageuse, la pression du lubrifiant est mesurée en amont du turbocompresseur et régulée par des moyens de régulation agissant sur les moyens de pompage. Ainsi, on peut choisir d'imposer la pression d'alimentation du turbocompresseur en lubrifiant. Une consigne de pression peut être donnée soit de manière fixe, soit selon une loi évoluant de manière programmée ou fonction des paramètres de fonctionnement du moteur ou du turbocompresseur. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un turbocompresseur, décrit précédemment; la figure 2 est une vue schématique d'un banc 6 d'essais conforme à l'invention. Le banc d'essais selon l'invention, tel que schématisé sur la figure 2, est destiné à essayer un turbocompresseur 2 suralimentant un moteur thermique 1 à combustion interne. Le banc d'essais est destiné à faire circuler un lubrifiant alimentant le turbocompresseur 2 dans des conditions maîtrisées et indépendantes du fonctionnement du moteur 1. Le banc d'essais comporte un réservoir de banc 34 destiné à contenir le lubrifiant. Une première branche 31 de circuit relie le réservoir de banc 34 au turbocompresseur pour alimenter le turbocompresseur en lubrifiant, tandis qu'une deuxième branche 32 réalise le retour du circuit de lubrifiant vers le réservoir de banc 34. Une troisième branche de circuit est destinée à relier un évent 35 du réservoir de banc 34 à un réservoir de carter 11 du moteur 1. Le réservoir de carter 11 est le volume contenant le lubrifiant du moteur 1. La première branche 31 de circuit comporte une pompe 39 faisant office de moyens de pompage pour faire circuler le lubrifiant, un échangeur 37 pour refroidir le lubrifiant, et un filtre 40. Elle comporte également un capteur de pression 5 et un capteur de température 6 pour mesurer respectivement la pression et la température du lubrifiant en amont du turbocompresseur 2. La pompe peut être d'un type permettant de réguler le débit ou la pression du lubrifiant. Elle pourrait aussi être à débit fixe et associée à un régulateur de pression pilotable inséré dans la première branche. 2874261 7 Des moyens de chauffage 38 sont intégrés au réservoir de banc pour réchauffer le lubrifiant. Ces moyens de chauffage sont par exemple des résistances électriques plongeantes. La troisième branche 33 de circuit comporte un débitmètre 4 et deux tranquilisateurs 36 en amont et en aval du débitmètre 4. Les tranquilisateurs 36 sont par exemple de simples capacités d'un volume prédéterminé. Le débitmètre 4 est par exemple un débitmètre à effet Vortex indiquant un débit volumique Q en fonction d'une fréquence de pulsations en aval d'un perturbateur inséré dans le flux de fluide traversant le débitmètre 4. Le réservoir de carter 11 est relié de manière connue en soi à un système d'aspiration des gaz contenus dans le réservoir de carter 11 pour les refouler dans le circuit d'air d'admission du moteur 1. En conséquence, ce réservoir de carter 11 est en général en dépression. Le banc d'essais comporte également des moyens de régulation 7, par exemple électroniques, recevant une information de pression P en provenance du capteur de pression 5 et une information de température T en provenance du capteur de température 6. Les moyens de régulation 7 agissent sur la pompe 39 pour réguler la pression de lubrifiant en amont du turbocompresseur 2. Ils agissent également sur des moyens thermiques comprenant les moyens de chauffage 38 et l'échangeur 37 pour réguler la température du lubrifiant en amont du turbocompresseur 2. Les consignes de température et de pression peuvent être prédéterminées, de manière constante ou selon un 2874261 8 cycle. Dans une variante, les moyens de régulation reçoivent des informations sur le point de fonctionnement du moteur et génèrent les consignes en fonction de lois préprogrammées et mémorisées par les moyens de régulation. Lorsque le banc est en fonctionnement la pompe 39 fait circuler le lubrifiant dans la première 31 et la deuxième branche 32. Lorsque le moteur est également en fonctionnement, des gaz sont ramenés dans le réservoir de banc 34 avec le lubrifiant. Le lubrifiant est décanté dans le réservoir et les gaz se séparent du lubrifiant. Les gaz sont aspirés à travers la troisième branche en passant par les tranquilisateurs et le débitmètre. Les tranquilisateurs amortissent les pulsations de pression en provenance du réservoir de carter ou du réservoir de banc. On peut mesurer ainsi le débit de gaz entrant dans le circuit de lubrification au niveau du turbocompresseur 2. REVENDICATIONS 1. Banc d'essais d'un moteur (1) à combustion interne comportant un turbocompresseur (2), caractérisé en ce que le banc comporte un circuit de lubrification du turbocompresseur dont une première branche (31) est destinée à alimenter le turbocompresseur (2) en lubrifiant en provenance d'un réservoir de banc, et une deuxième branche (32) est destinée à évacuer le lubrifiant du turbocompresseur (2) vers un réservoir de banc (34). 2. Banc d'essais selon la revendication 1, dans lequel une troisième branche (33) est destinée à connecter un évent (35) du réservoir de banc (34) à un réservoir de carter (11) du moteur (1) pour évacuer des gaz du réservoir de banc (34) vers le réservoir de carter (11). 3. Banc d'essais selon la revendication 2, dans lequel la troisième branche comporte un débitmètre (4) pour mesurer le débit de gaz. 4. Banc d'essais selon la revendication 3, dans lequel le débitmètre (4) utilise un effet Vortex. 5. Banc d'essais selon la revendication 3, dans lequel un tranquilisateur (36) est inséré dans la troisième branche (33) en amont ou en aval du débitmètre (4) pour amortir les fluctuations de débit de gaz dans la troisième branche (33). 6. Banc d'essais selon la revendication 1, 2874261 10 dans lequel des moyens thermiques (37, 38) sont insérés dans le circuit de lubrification (31, 32, 34). 7. Banc d'essais selon la revendication 6, dans lequel la température du lubrifiant est mesurée en amont du turbocompresseur (2) et régulée par des moyens de régulation (7) agissant sur les moyens thermiques (37, 38). 8. Banc d'essais selon la revendication 1, dans lequel des moyens de pompage (39) sont insérés dans la première branche {33) pour faire circuler le lubrifiant. 9. Banc d'essais selon la revendication 6, dans lequel la pression du lubrifiant est mesurée en amont du turbocompresseur (2) et régulée par des moyens de régulation (7) agissant sur les moyens de pompage (39).