Brevet FR2910620A1 — publié le 20080627

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le contrôle du bon fonctionnement et des performances d'un moteur à combustion interne lors d'essais sur bancs ou lors de révisions du moteur à combustion interne en après- vente. Elle concerne plus particulièrement des moyens de mesure du déplacement d'une tige d'actionnement d'une vanne de court-circuitage d'une turbine d'un turbocompresseur de moteur à combustion interne, comprenant un capteur de déplacement pourvu d'une tige de mesure du déplacement de ladite tige d'actionnement. Elle concerne également un banc d'essais d'un moteur à combustion interne pourvu d'un turbocompresseur comportant une turbine et d'une vanne de court-circuitage de ladite turbine comportant une tige d'actionnement. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il est connu, s'agissant du turbocompresseur d'un moteur à combustion interne, de prévoir par sécurité un contournement de la turbine dudit turbocompresseur par une conduite de court-circuitage, appelée aussi conduite waste-gate . Ainsi, en cas de surpression dans la ligne d'admission du moteur, ce contournement permet au flux de gaz brûlés qui entraîne normalement la turbine de passer directement d'amont en aval de la turbine sans actionner celle-ci. Le débit de gaz brûlés passant par cette conduite de court-circuitage est classiquement régulé par une soupape de sécurité pilotée par une vanne de courtcircuitage adéquate. La soupape de sécurité est actionnée par cette vanne de court-circuitage au moyen d'une tige d'actionnement qui se déplace en translation. La soupape de sécurité et la vanne n'étant généralement pas disposées dans l'axe, la tige d'actionnement présente une forme coudée en S. La vanne de court-circuitage est en général commandée en fonction de la pression des gaz d'admission comprimés par le compresseur du turbocompresseur, de manière que si cette pression est anormalement élevée, la soupape s'ouvre automatiquement afin d'éviter d'endommager le moteur. La position de la tige d'actionnement n'est donc pas directement pilotée par des moyens électroniques, si bien que lors de mesures sur bancs d'essais de caractéristiques du moteur, il convient de mesurer le déplacement de la tige d'actionnement afin de déterminer le comportement exact de la vanne de courtcircuitage et de sa soupape de sécurité. 2910620 2 Actuellement, les moyens de mesure comprennent un capteur de déplacement comportant une tige de mesure reliée à un cadran d'affichage. Ce capteur est inséré puis fixé entre les organes du moteur de manière à ce que sa 5 tige de mesure soit placée au contact de la partie coudée de la tige d'actionnement, afin de mesurer le déplacement de ladite tige d'actionnement. Toutefois, du fait de la disposition compacte des organes du moteur, la mise en place du capteur de déplacement s'avère compliquée et nécessite souvent la dépose fastidieuse de pièces du moteur telles que l'une de ses pattes 10 de levage, son écran thermique et sa sonde à oxygène, pour rendre la tige d'actionnement plus accessible. En outre, la tige de mesure est, à cause de cette disposition des organes du moteur, le plus souvent disposée en oblique par rapport à la tige d'actionnement, ce qui engendre, lors du déplacement de la tige d'actionnement, 15 le déplacement du point de contact entre les deux tiges de mesure et d'actionnement. Par conséquent, en plus d'être difficile à établir, le contact de la tige de mesure contre la partie coudée de la tige d'actionnement est relativement peu fiable de sorte que les mesures réalisées s'avèrent souvent peu précises. Enfin, pour comparer les performances de deux moteurs, il faudrait 20 pouvoir reproduire exactement les mêmes conditions de mesure d'un moteur à l'autre. Or, la mise en place du capteur de déplacement est si compliquée qu'il ne peut pas être positionné exactement de la même manière d'un moteur à l'autre et les mesures qu'il effectue sur chacun de ces moteurs sont alors nécessairement différentes. 25 OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénient précités de la technique, la présente invention propose de nouveaux moyens de mesure fiables et simples à mettre en oeuvre. A cet effet, on propose selon l'invention des moyens de mesure tels que 30 définis en introduction dans lesquels il est prévu un bras rigide au contact duquel est disposée la tige de mesure et qui est destiné à être raccordé rigidement à ladite tige d'actionnement. Ainsi, grâce à l'invention, on déporte le point de mesure du déplacement de la tige d'actionnement sur le bras rigide qui, du fait de sa forme longiligne, est 35 facilement raccordable à la tige d'actionnement. La mise en place des moyens de mesure est alors grandement facilitée. En outre, le bras rigide des moyens de mesure selon l'invention, peut 2910620 3 être raccordé à des tiges d'actionnement différentes dans des positions sensiblement identiques, ce qui permet de réaliser des mesures précises et reproductibles dans des conditions identiques sur plusieurs moteurs afin de fournir des résultats comparables. 5 Selon une première caractéristique avantageuse des moyens de mesure conformes à l'invention, le bras rigide et la tige de mesure s'étendent selon des axes orthogonaux l'un par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique avantageuse des moyens de mesure conformes à l'invention, ladite tige d'actionnement étant adaptée à se déplacer 10 selon un axe de translation, le bras rigide présente, sur une première extrémité, une zone plane destinée à être disposée au contact de ladite tige de mesure, et, sur une autre extrémité, des moyens de raccordement du bras rigide à ladite tige d'actionnement qui sont conçus pour positionner ladite zone plane dans un plan orthogonal audit axe de translation. 15 Ainsi, le déplacement de la tige d'actionnement se fait parallèlement à la tige de mesure, de sorte que le point de mesure correspondant au point de contact entre la tige de mesure et le bras rigide présente une position stable, ce qui confère aux mesures réalisées une précision accrue. Par ailleurs, la zone plane du bras rigide autorise, lors de la mise en 20 place manuelle des moyens de mesure, un léger décalage de l'axe de la tige de mesure par rapport à l'axe du bras rigide sans que ce décalage n'ait pour autant de répercussion sensible sur le résultat des mesures. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives des moyens de mesure conformes à l'invention sont les suivantes : 25 - lesdits moyens de raccordement présentent la forme d'une fourche adaptée à être engagée sur ladite tige d'actionnement et comportent, dans un bras de ladite fourche, un alésage fileté d'accueil d'une vis de blocage de ladite tige d'actionnement dans ladite fourche ; -moyens de mesure selon l'une des revendications précédentes, 30 comportant des moyens de support du capteur de déplacement ; - lesdits moyens de support comportent un bras articulé dont une extrémité présente des moyens de fixation à une partie fixe du moteur à combustion interne ; - lesdits moyens de fixation comportent des moyens de vissage à une 35 patte de levage du moteur à combustion interne ; - lesdits moyens de fixation comportent des éléments aimantés ; et - le capteur de déplacement comporte des moyens d'acquisition visuelle 2910620 4 du déplacement de la tige de mesure. L'invention concerne également un banc d'essai tel que défini en introduction comprenant de tels moyens de mesure. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION 5 La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne 10 suralimenté ; - la figure 2 est une vue schématique des moyens de mesure selon l'invention de la position de la tige d'actionnement de la vanne de courtcircuitage de la turbine du turbocompresseur du moteur à combustion interne de la figure 1 ; 15 - la figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation des moyens de mesure de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en perspective d'un bras rigide des moyens de mesure de la figure 2. En préliminaire, on notera que, d'une figure à l'autre, les éléments 20 identiques ou similaires des différentes variantes de réalisation de l'invention seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Dans la description, les termes amont et aval seront utilisés suivant le sens de l'écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement de l'air 25 frais dans l'atmosphère jusqu'à la sortie des gaz brûlés par un pot de détente 40. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 10 qui comprend un bloc-moteur 11, pourvu ici de quatre cylindres 11A. En sortie des cylindres 11A du bloc-moteur 11, le moteur à combustion 30 interne 10 comporte un collecteur d'échappement 13 qui débouche dans une ligne d'échappement 20 de gaz brûlés s'étendant jusqu'au pot de détente 40 via un dispositif de dépollution 41. Le moteur à combustion interne 10 comporte en outre sur cette ligne d'échappement 20 une turbine 31 d'un turbocompresseur 30 qui utilise l'énergie 35 des gaz brûlés pour entraîner en rotation un compresseur 32. En amont des cylindres 11A du bloc-moteur 11, le moteur à combustion interne 10 comporte une ligne d'admission 23 qui comprend, d'une part, un filtre à air 24 qui filtre l'air frais prélevé dans l'atmosphère, et, d'autre part, le 2910620 5 compresseur 32 qui comprime l'air frais filtré par le filtre à air 24. La ligne d'admission d'air frais comporte en outre un refroidisseur d'air 25 et débouche dans un répartiteur d'air 12 qui est raccordé aux quatre cylindres 11A du bloc-moteur 11. 5 En variante, le moteur à combustion interne pourrait également comporter une ligne de recirculation des gaz brûlés piquée sur la ligne d'échappement et débouchant dans la ligne d'admission. Une telle ligne de recirculation permet d'injecter dans la ligne d'admission une partie des gaz brûlés issus de la combustion dans les cylindres, appelés gaz de recirculation, pour 10 réaliser un mélange d'admission comprenant de l'air frais et des gaz brûlés afin de diminuer le volume de particules polluantes rejetées par le moteur. Quoi qu'il en soit, le moteur à combustion interne 10 comporte en outre des moyens de court-circuitage 50 de la turbine 31 du turbocompresseur 30. Ces moyens de court-circuitage 50 comportent une conduite de court- 15 circuitage 51 qui est piquée dans la ligne d'échappement 20, entre le collecteur d'échappement 13 et la turbine 31, et qui débouche dans cette même ligne d'échappement 20, entre la turbine 31 et les moyens de dépollution 41. Cette conduite de court-circuitage 51 permet aux gaz brûlés de passer directement de l'amont à l'aval de la turbine 31 sans actionner celle-ci. 20 Les moyens de court-circuitage 50 comportent en outre une vanne de court-circuitage 52 qui pilote en position une soupape de sécurité 55 adaptée à réguler le débit de gaz brûlés circulant dans cette conduite de court-circuitage 51. Plus précisément, la vanne de court-circuitage 52 est ici commandée en fonction de la pression de l'air frais comprimé par le compresseur 32, au moyen 25 d'un tube 54 raccordant la ligne d'admission 23 à cette vanne de court-circuitage 52. La vanne de court-circuitage 52 comporte par ailleurs une tige d'actionnement 53 qui fait saillie du corps de la vanne pour être raccordée à la soupape de sécurité 55 et qui est pilotée en translation selon un axe de 30 déplacement V (figure 2). Cette vanne de court-circuitage 52 ne fait pas en soi l'objet de la présente invention. Elle ne sera donc pas décrite plus en détail. Un telle vanne et son fonctionnement sont par exemple décrits plus précisément dans le document FR 2 756 322. 35 Quoi qu'il en soit, si la pression de l'air fais comprimé est anormalement élevée, la vanne de court-circuitage 52 est adaptée à ouvrir la soupape de sécurité 55 afin d'éviter que le moteur à combustion interne 10 ne s'endommage. 2910620 6 Sur les figures 2 et 3, on a représenté schématiquement deux variantes de réalisation de moyens de mesure 100 de la position de la tige d'actionnement 53 lors du fonctionnement du moteur à combustion interne 10. Cette mesure peut par exemple être réalisée lors de réglages sur banc 5 d'essais du moteur à combustion interne 10 ou lors du contrôle en après-vente du bon fonctionnement du moteur à combustion interne 10. Comme le montrent les figures 2 et 3, les moyens de mesure 100 comportent un capteur de déplacement 101 bien connu de l'homme du métier. Ce capteur de déplacement 101 est pourvu d'un socle 104 à partir duquel une tige de 10 mesure 103 fait saillie selon un axe longitudinal. Cette tige de mesure 103 est adaptée à se translater selon cet axe lorsqu'un effort est appliqué sur son extrémité libre. Le socle 104 comporte en outre des moyens d'acquisition visuelle 102 du déplacement en translation de la tige de mesure 103, à savoir ici un cadran d'affichage analogique. 15 Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les moyens de mesure 100 comportent en outre un bras rigide 120 à raccorder rigidement à la tige d'actionnement 53 et au contact duquel est disposée la tige de mesure 103 du capteur de déplacement 101. Le moteur à combustion interne 10 comportant de nombreux organes 20 disposés de manière compacte, ce bras rigide 200 permet de déporter par rapport à la tige d'actionnement 53 le point où est mesuré le déplacement de celle-ci, de manière à rendre ce point plus accessible pour la tige de mesure 103 du capteur de déplacement 101. Comme le montre la figure 4, le bras rigide 120 présente ici la forme 25 d'une tige de section carrée. Ce bras rigide 120 comporte, sur une première extrémité 122, des moyens de raccordement 123 du bras rigide 120 à la tige d'actionnement 53. Ces moyens de raccordement présentent la forme d'une fourche 123 qui est pourvue de deux bras 124, 125 et qui est adaptée à être engagée sur la tige 30 d'actionnement 53. Ces moyens de raccordement comportent en outre, dans un des bras 125 de la fourche 123, un alésage fileté 126 d'accueil d'une vis de blocage de ladite tige d'actionnement 53 dans ladite fourche 123. Ainsi, pour fixer solidement le bras rigide 120 à la tige d'actionnement 53, 35 il suffit d'engager la fourche sur la tige d'actionnement et de visser en force la vis de blocage contre la tige d'actionnement 53, de manière à bloquer cette dernière au fond de la fourche 123. 2910620 7 Le bras rigide 120 comporte en outre, du côté de son autre extrémité 121, sur l'une de ses faces latérales disposée dans un plan parallèle au plan dans lequel s'étendent les deux bras 124, 125 de la fourche 123, une zone plane 121A destinée à être disposée au contact de la tige de mesure 103 du capteur de 5 déplacement 101 . Ainsi, les moyens de raccordement du bras rigide 120 permettent de positionner cette zone plane 121A dans un plan orthogonal à l'axe de translation V de la tige d'actionnement 53. Comme le montrent les figures 2 et 3, le capteur de déplacement 101 est 10 quant à lui positionné de telle sorte que la tige de mesure 103 s'étende selon un axe orthogonal au plan de la zone plane 121A. Ainsi, tout déplacement de la tige d'actionnement 53 génère un déplacement identique, selon le même axe et avec la même amplitude, de la tige de mesure 103. L'exploitation de la valeur mesurée par le capteur de déplacement 15 101 est alors facilitée. A cet effet, les moyens de mesure 100 comportent des moyens de support rigides et modulables du capteur de déplacement 101. Ici, ces moyens de support comportent un bras articulé 110 comportant trois branches raccordées deux à deux par des liaisons pivots et glissières 20 verrouillables 111. Une première extrémité de ce bras articulé 110 est fixée au socle 104 du capteur de déplacement 101, tandis que son autre extrémité présente des moyens de fixation à une partie fixe du bloc-moteur 11. Ici, comme le montre la figure 2, ces moyens de fixation sont des moyens de vissage 112 et la partie fixe du bloc-moteur 11 est constituée par l'une 25 des pattes de levage 16 de ce bloc-moteur 11. Ainsi, pour positionner avec précision la capteur de déplacement 101 par rapport au bras rigide 120, il suffit de visser l'une des extrémités du bras articulé 110 sur l'une des pattes de levage 16 du bloc-moteur 11, puis de modifier la géométrie du bras articulé au moyen de ses liaisons pivots et glissières 30 verrouillables 111, et enfin de verrouiller ces liaisons. En variante, comme le montre la figure 3, les moyens de fixation pourraient comporter des éléments aimantés adaptés à se fixer à toute partie métallique fixe du bloc moteur 11 telle que par exemple son couvre culasse 15. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation 35 décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Moyens de mesure (100) du déplacement d'une tige d'actionnement (53) d'une vanne de court-circuitage (52) d'une turbine (31) d'un turbocompresseur (30) de moteur à combustion interne (10), comprenant un capteur de déplacement (101) pourvu d'une tige de mesure (103) du déplacement de ladite tige d'actionnement (53), caractérisés en ce qu'ils comportent un bras rigide (120) au contact duquel est disposée la tige de mesure (103) et qui est destiné à être raccordé rigidement à ladite tige d'actionnement (53). 2. Moyens de mesure (100) selon la revendication précédente, dans lesquels le bras rigide (120) et la tige de mesure (103) s'étendent selon des axes orthogonaux l'un par rapport à l'autre. 3. Moyens de mesure (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lesquels, ladite tige d'actionnement (53) étant adaptée à se déplacer selon un axe de translation (V), le bras rigide (120) présente, sur une première extrémité (121), une zone plane (121A) destinée à être disposée au contact de ladite tige de mesure (103), et, sur une autre extrémité (122), des moyens de raccordement (123) du bras rigide (120) à ladite tige d'actionnement (53) qui sont conçus pour positionner ladite zone plane (121) dans un plan orthogonal audit axe de translation (V). 4. Moyens de mesure (100) selon la revendication précédente, dans lesquels lesdits moyens de raccordement présentent la forme d'une fourche (123) adaptée à être engagée sur ladite tige d'actionnement (53) et comportent, dans un bras (125) de ladite fourche (123), un alésage fileté (126) d'accueil d'une vis de blocage de ladite tige d'actionnement (53) dans ladite fourche (123). 5. Moyens de mesure (100) selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens de support (110) du capteur de déplacement (101). 6. Moyens de mesure (100) selon la revendication précédente, dans lesquels lesdits moyens de support comportent un bras articulé (110) dont une extrémité présente des moyens de fixation (112 ; 113) à une partie fixe (15) du moteur à combustion interne (10). 7. Moyens de mesure (100) selon la revendication précédente, dans lesquels lesdits moyens de fixation comportent des moyens de vissage (112) à une patte de levage (16) du moteur à combustion interne (10). 8. Moyens de mesure (100) selon la revendication 6, dans lesquels lesdits moyens de fixation comportent des éléments aimantés (113). 9. Moyens de mesure (100) selon l'une des revendications précédentes, 2910620 9 dans lesquels le capteur de déplacement (101) comporte des moyens d'acquisition visuelle (102) du déplacement de la tige de mesure (103). 10. Banc d'essai d'un moteur à combustion interne (10) pourvu d'un turbocompresseur (30) comportant une turbine (31) et d'une vanne de court-5 circuitage (52) de ladite turbine (31) comportant une tige d'actionnement (53), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure (100) du déplacement de ladite tige d'actionnement (53) selon l'une des revendications précédentes.