Brevet FR2979383A1 — publié le 20130301

ENSEMBLE COMPORTANT UN COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT ET UN TURBOCOMPRESSEUR A GEOMETRIE VARIABLE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE COMMANDE MOBILE [0001] L'invention porte sur le domaine des turbocompresseurs à géométrie variable et de leurs dispositifs de commande. [0002] Il est connu d'employer dans un moteur à combustion des systèmes de suralimentation afin d'augmenter la pression de l'air à l'admission et d'améliorer le remplissage en air des cylindres. [0003] Classiquement, le système de suralimentation peut comporter un ou plusieurs turbocompresseurs. L'un des inconvénients des turbocompresseurs dits à géométrie fixe est d'être dimensionné pour un point de fonctionnement précis. Autrement dit, un turbocompresseur de grande dimension est en mesure de délivrer un débit d'air important, mais présente un long temps de mise en rotation lié sa grande masse et donc son grande inertie, ce qui induit un long temps de réponse du dispositif (« temps mort » souvent désigné par l'expression anglophone « turbo lag »), tandis qu'un turbocompresseur de faible dimension présente un faible temps de réponse (ce qui est souhaitable) mais n'est pas en mesure de délivrer un débit d'air important. [0004] Afin de palier ce problème, il est connu d'employer un turbocompresseur dit à géométrie variable (communément désigné par l'acronyme « TGV » pour « Turbocompresseur à Géométrie Variable »). [0005] Un turbocompresseur à géométrie variable permet de réguler la circulation des gaz d'échappement à l'entrée de la turbine du turbocompresseur, pour ajuster la puissance délivrée par la turbine pour réguler le fonctionnement du compresseur auquel elle est associée en fonction de la charge souhaitée. [0006] Un turbocompresseur à géométrie variable permet donc d'élargir la plage d'utilisation du turbocompresseur, en lui conférant au besoin le comportement d'un turbocompresseur de petite ou de grande dimension. Il aide à augmenter la pression à vitesse réduite et ainsi minimise le temps de réponse. Deux types de dispositifs connus peuvent permettre l'obtention de ce résultat. [0007] Selon une première configuration, la variation de section d'entrée de la turbine, obtenue par un système de piston coulissant, permet de faire varier la vitesse des gaz attaquant la turbine. Pour augmenter la vitesse des gaz à bas régime, on ménage une faible section de passage. Au fur et à mesure que le régime augmente, le piston se translate pour dégager une plus grande section de passage aux gaz d'échappement. [0008] Selon une seconde configuration met en oeuvre le principe d'une variation de l'angle selon lequel les gaz d'échappement attaquent les aubes de la turbine. Pour cela, soit des ailettes mobiles sont disposés autour de la turbine, soit une ou plusieurs ailettes sont disposées dans le conduit à l'admission de la turbine. [0009] Dans tous les modes de réalisation, un turbocompresseur à géométrie variable est commandé à l'aide d'une capsule actionnée par dépression, pilotée par un calculateur. [0010] De manière classique, le système de commande d'un turbocompresseur à géométrie variable comporte donc une capsule de commande ou « poumon », lié à un circuit de vide, et fixé au corps du turbocompresseur, une biellette de commande dont la rotation actionne l'élément mobile du turbocompresseur à géométrie variable, et une tige de commande reliant la capsule à la biellette. [0011] Un compresseur de turbocompresseur est un périphérique indépendant du bloc moteur. Afin de compacter le volume du moteur et de ses périphériques, le compresseur est couramment disposé au plus près de la sortie du collecteur d'échappement. Ainsi, pour compacter au maximum le moteur, la volute de la turbine du turbocompresseur peut être intégrée au collecteur d'échappement du moteur, c'est-à-dire formée directement d'un seul tenant avec le collecteur, après regroupement des gaz d'échappement, les fonctions de collecteur et de volute de la turbine n'étant alors pas séparables l'une de l'autre. [0012] La position de la capsule de commande du mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur est imposée par les contraintes fonctionnelles du turbocompresseur. [0013] Cela peut cependant entrainer un problème de fixation du collecteur au bloc moteur. [0014] En effet, classiquement, le collecteur est fixé au bloc moteur par un ensemble de vis (ou goujons et écrous) en prise dans le bloc, ces vis (ou goujons et écrous) étant préférentiellement réparties autour des conduits du collecteur. La présence de la capsule de commande du turbocompresseur peut entraver le passage des moyens de serrage du collecteur, typiquement une visseuse en usine de montage du moteur. [0015] Le dispositif développé dans l'invention tend à faciliter le montage d'un ensemble comportant un collecteur et un turbocompresseur, et par exemple à permettre le serrage d'une vis (ou d'un ensemble goujon et écrou) de montage d'un collecteur d'échappement dans une configuration dans laquelle le passage d'un outil de serrage est entravé par la présence de la capsule de commande d'un turbocompresseur à géométrie variable. [0016] Plus précisément, l'invention porte donc sur un ensemble comportant un collecteur d'échappement d'un moteur à combustion, et un turbocompresseur à géométrie variable comportant : un sous-ensemble de commande comportant une capsule de commande et une tige; - un carter du turbocompresseur en liaison avec le sous-ensemble ; une biellette d'actionnement d'un mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur, la capsule étant reliée à la biellette par la tige, la tige étant liée à la biellette par un premier pivot ; dans lequel le sous-ensemble présente un état verrouillé dans lequel il est rigidement lié au carter du turbocompresseur et un état déverrouillé dans lequel le sous-ensemble peut pivoter autour du premier pivot liant la tige à la biellette d'actionnement. [0017] De préférence, la liaison entre le sous-ensemble et le carter comporte des moyens de limitation du débattement du sous ensemble dans l'état déverrouillé. [0018] De préférence, les moyens de limitation du débattement comportent une plaque comportant une rainure en forme de portion de cercle centrée sur le premier pivot liant la biellette d'actionnement à la tige, rainure dans laquelle est inséré un moyen de guidage. [0019] De préférence, le moyen de guidage comporte un boulon permettant la solidarisation de la capsule au carter du turbocompresseur. [0020] De préférence, la capsule présente une position extrême dans laquelle elle est positionnée en regard d'un alésage de fixation du collecteur sur un moteur à combustion. [0021] De préférence, la biellette étant liée au carter du turbocompresseur par un second pivot parallèle au premier pivot, lorsque la capsule est positionnée dans sa position extrême en regard d'un alésage de fixation du collecteur la tige est sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot et du second pivot. [0022] L'invention porte également sur un moteur à combustion comportant un ensemble tel que précédemment défini. [0023] L'invention porte en outre sur un véhicule automobile comportant un tel moteur. [0024] L'invention porte enfin sur un procédé de montage d'un ensemble conforme à l'invention sur un moteur à combustion, comportant les étapes de : - déverrouillage du sous ensemble comportant la capsule et la tige ; - pivotement du sous ensemble autour du premier pivot dans une première position prédéfinie ; - fixation du collecteur sur le moteur ; - amenée de la capsule dans une seconde position prédéfinie ; verrouillage du sous ensemble. [0025] Dans un tel procédé de montage appliqué à un ensemble dans lequel la biellette étant liée au carter du turbocompresseur par un second pivot parallèle au premier pivot, lorsque la capsule est positionnée dans sa position extrême en regard d'un alésage de fixation du collecteur la tige est sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot et du second pivot, la première position correspond avantageusement à une position dans laquelle la capsule n'est pas en regard d'un alésage de fixation du collecteur sur un moteur à combustion, et la seconde position correspond avantageusement à une position dans laquelle la tige est sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot et du second pivot. [0026] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0027] La figure 1 présente un ensemble tel qu'il pourrait être envisagé dans l'état de la technique, afin d'illustrer la problématique résolue dans l'invention. [0028] La figure 2 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, selon une première vue. [0029] La figure 3 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, selon une deuxième vue. [0030] La figure 4 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, dans une première position. [0031] La figure 5 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, dans une deuxième position. [0032] La figure 1 présente un ensemble comportant un collecteur d'échappement 1 et un turbocompresseur à géométrie variable comportant un carter 2 et un sous ensemble de commande de la variation de la géométrie du compresseur, ce sous ensemble comportant une capsule 3 à dépression, une tige 4, le sous ensemble pouvant actionner une biellette 5. [0033] Afin de faire varier la géométrie du turbocompresseur, la capsule 3 peut conférer à la tige 4 un mouvement de translation par traction sur ladite tige 4. La tige 4 est liée à la biellette 5 par un premier pivot Pl. La biellette est rigidement liée à un mécanisme interne au turbocompresseur de variation de sa géométrie (non représenté) au travers d'une seconde liaison pivot P2 permettant à la biellette de pivoter par rapport au carter 2. [0034] Il est prévu de fixer le collecteur sur un moteur à combustion notamment par une vis (ou un ensemble goujon et écrou) traversant le collecteur 1 par un alésage de fixation 11. [0035] Cependant, dans la configuration ici représentée, la capsule 3 est en regard de l'alésage de fixation 11, de sorte qu'il n'est pas possible de présenter un outil de serrage selon l'axe de serrage A, afin de serrer une vis de fixation dans l'alésage 11. [0036] Dans l'invention, on résout ce problème en offrant un degré de liberté de manière temporaire au sous ensemble formé par la capsule 3 et la tige 4, dans un état dit déverrouillé, et ce grâce à un mécanisme dont un exemple préférentiel est présenté en figure 2 et en figure 3. [0037] Une fois la capsule et la tige dans l'état déverrouillée, ce sous-ensemble peut basculer autour du premier pivot P1, de sorte que la capsule ne soit plus en regard de l'alésage de fixation 11, et qu'un outil de serrage, typiquement une visseuse, puisse être employé pour serrer une vis (ou un ensemble goujon et écrou) dans l'alésage de fixation 11. [0038] Le dispositif dans la variante préférentielle ici représentée comporte des moyens de limitation du débattement du mouvement du sous ensemble, sous la forme d'une plaque 31 comportant une rainure 32 en portion de cercle centrée sur le premier pivot P1, c'est-à-dire typiquement une rainure dite en forme de haricot, rainure dans laquelle est disposée un moyen de guidage, pouvant être un boulon 21 permettant en outre la solidarisation par serrage de la capsule sur le carter du turbocompresseur. [0039] Le moyen de guidage permet d'assurer un bon guidage en translation lors de la rotation de la capsule autour du premier pivot P1. Tout dispositif permettant de guider le mouvement composé de translation et de rotation du sous ensemble peut être mis en jeu de manière équivalente. [0040] La plaque 31 peut être rigidement liée à la capsule 3, et le moyen de guidage tels que le boulon 21 est alors rigidement lié au carter 2 du turbocompresseur. Selon une autre variante de réalisation, le moyen de guidage peut être rigidement lié à la capsule 3, et la plaque 31 est alors rigidement liée au carter 2 du turbocompresseur. [0041] La figure 4 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, dans une première position, à savoir que le sous-ensemble formée de la capsule 3 et de la tige 4 est dans la position nécessaire à son bon fonctionnement pour actionner le mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur. [0042] Dans cette position, la tige 4 est sensiblement perpendiculaire à la biellette 5. Plus précisément, la tige 4 est sensiblement perpendiculaire au plan reliant les axes du premier pivot P1 et du second pivot P2, qui est le pivot par lequel la biellette 5 est reliée au carter 2 du turbocompresseur. [0043] Cependant, dans cette position, la capsule 3 est en regard de l'alésage de fixation 11 du collecteur 1 d'échappement. La capsule 3 intercepte l'axe de serrage A, de sorte qu'il n'est pas possible de monter et serrer une vis dans l'alésage de fixation 11. [0044] La figure 5 présente un ensemble conforme à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, dans une seconde position, à savoir que le sous-ensemble formée de la capsule 3 et de la tige 4 est dans la position adaptée au montage du collecteur 1 sur un moteur à combustion. [0045] La capsule 3 (et la tige 4) sont dans une position basculée par rapport à la position présentée en figure 4. L'axe de serrage A est dégagé pour le montage et le serrage d'une vis dans l'alésage de fixation 11. [0046] Dans la variante de l'invention représentée, la rainure 32 coopérant avec le boulon 21 permet de limiter le basculement du sous ensemble composé de la capsule 3 et de la tige 4, de sorte que lorsque le boulon 21 est en butée à une extrémité de la rainure, la capsule est dans une position permettant le montage du collecteur 1 sur un moteur à combustion et la mise en place d'une vis dans l'alésage de fixation 11, sans avoir à maintenir manuellement la capsule. Lorsque le boulon 21 est en butée à l'autre extrémité de la rainure, le sous ensemble est dans une position optimale pour commander le mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur, typiquement la tige 4 étant sensiblement perpendiculaire à la biellette 5. [0047] Ainsi, lors du montage du moteur en usine moteur, le montage d'un ensemble conforme à cette variante de l'invention sur un moteur à combustion, pourra comporter les étapes de : - déverrouillage du sous ensemble comportant la capsule 3 et la tige 4 en desserrant le boulon 21 ; pivotement du sous ensemble autour du premier pivot P1 dans une première position prédéfinie, le boulon 21 en butée à une extrémité de la rainure 32, de sorte que l'axe de serrage A ne soit pas intercepté par la capsule 3 ; - fixation de l'ensemble sur le moteur par vissage d'une vis dans l'alésage de fixation 11 du collecteur 1 ; amenée de la capsule 3 dans une seconde position prédéfinie, le boulon en butée à l'autre extrémité de la rainure 32, de sorte que le sous ensemble comportant la capsule 3 et la tige 4 soit dans une position optimale pour commander le mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur, typiquement la tige 4 étant sensiblement perpendiculaire à la biellette 5 (c'est-à-dire sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot P1 et du second pivot P2) ; verrouillage de la capsule par serrage du boulon 21 sur la plaque 31, cette dernière étant rigidement liée à la capsule 3. [0048] Le verrouillage du sous ensemble, par exemple au niveau de la capsule, peut être réalisé par tout dispositif permettant de passer de l'état verrouillé à déverrouillé et vice- versa sans détériorer le dispositif. On peut notamment utiliser : une vis et un écrou papillon, une vis en prise dans un bossage du carter du turbocompresseur, des sangles élastiques ou non, une pince, etc. [0049] L'invention ainsi développée offre de nombreux avantages. Elle permet par une simple adaptation de la fixation de système existant, d'employer un turbocompresseur à géométrie variable présentant une géométrie connue, intégré au collecteur d'échappement d'un moteur à combustion, alors que la capsule de commande du turbocompresseur interfère avec le montage du collecteur sur le moteur. [0050] Le fait d'avoir une capsule mobile permet dans l'invention de libérer provisoirement le passage pour une visseuse en regard des moyens de fixation du collecteur sur le moteur, et de pouvoir remettre la capsule dans une position fonctionnelle prédéfinie, sans changement dans les réglages du turbocompresseur par rapport à un turbocompresseur standard. REVENDICATIONS: 1. Ensemble comportant un collecteur d'échappement (1) d'un moteur à combustion, et un turbocompresseur à géométrie variable comportant : un sous-ensemble de commande comportant une capsule (3) de commande et une tige (4); un carter (2) du turbocompresseur en liaison avec le sous-ensemble; - une biellette (5) d'actionnement d'un mécanisme de variation de la géométrie du turbocompresseur, la capsule (3) étant reliée à la biellette (5) par la tige (4), la tige (4) étant liée à la biellette (5) par un premier pivot (P1) ; caractérisé en ce que le sous-ensemble présente un état verrouillé dans lequel il est rigidement lié au carter (2) du turbocompresseur et un état déverrouillé dans lequel le sous-ensemble peut pivoter autour du premier pivot (P1) liant la tige (4) à la biellette (5) d'actionnement. 2. Ensemble selon la revendication 1 dans lequel la liaison entre le sous-ensemble et le carter (2) comporte des moyens de limitation du débattement du sous ensemble dans l'état déverrouillé. 3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel les moyens de limitation du débattement comportent une plaque (31) comportant une rainure (32) en forme de portion de cercle centrée sur le premier pivot (P1) liant la biellette (5) d'actionnement à la tige (4), rainure dans laquelle est inséré un moyen de guidage. 4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel le moyen de guidage comporte un boulon (21) permettant la solidarisation de la capsule (3) au carter (2) du turbocompresseur. 5. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la capsule (3) présente une position extrême dans laquelle elle est positionnée en regard d'un alésage de fixation du collecteur sur un moteur à combustion. 6. Ensemble selon la revendication 5, la biellette (5) étant liée au carter (2) du turbocompresseur par un second pivot (P2) parallèle au premier pivot, dans lequel,lorsque la capsule (3) est positionnée dans sa position extrême en regard d'un alésage (11) de fixation du collecteur, la tige (4) est sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot (P1) et du second pivot (P2). 7. Moteur à combustion comportant un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Véhicule automobile comportant un moteur selon la revendication 7. 9. Procédé de montage d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 sur un moteur à combustion, comportant les étapes de : - déverrouillage du sous ensemble comportant la capsule (3) et la tige (4) ; - pivotement du sous ensemble autour du premier pivot (P1) dans une première position prédéfinie ; - fixation du collecteur sur le moteur ; - amenée de la capsule (3) dans une seconde position prédéfinie ; - verrouillage du sous ensemble. 10. Procédé selon la revendication 9 de montage d'un ensemble selon la revendication 6, dans lequel la première position correspond à une position dans laquelle la capsule (3) n'est pas en regard d'un alésage (11) de fixation du collecteur (1) sur un moteur à combustion, et dans lequel la seconde position correspond à une position dans laquelle la tige (4) est sensiblement orthogonale au plan reliant les axes du premier pivot (P1) et du second pivot (P2).