Brevet FR2980536A1 — publié le 20130329

Méthode de mise en oeuvre d'un turbocompresseur d'un véhicule automobile. Domaine technique de l'invention. L'invention relève du domaine des moteurs à combustion interne caractérisés par l'utilisation de turbocompresseurs entraînés au moins temporairement par des gaz d'échappement. Elle a pour objet une méthode de mise en oeuvre d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Elle a aussi pour objet un turbocompresseur équipant un tel moteur à combustion interne. Elle a encore pour objet un moteur à combustion interne équipé d'un tel turbocompresseur. Etat de la technique. Un moteur à combustion interne suralimenté équipant un véhicule automobile comporte un turbocompresseur. Ce dernier comprend une turbine et un compresseur. La turbine équipe une ligne d'échappement à l'intérieur de laquelle circule des gaz d'échappement produits par le moteur à combustion interne jusqu'à un environnement extérieur au véhicule automobile. Pour ce faire, la ligne d'échappement comporte une volute de turbine qui loge une roue de turbine mobile en rotation à l'intérieur de la volute de turbine. Le compresseur équipe quant à lui une ligne d'alimentation en air du moteur à combustion interne. La ligne d'alimentation en air est prévue pour véhiculer un flux d'air depuis l'environnement extérieur vers le moteur à combustion interne. La ligne d'alimentation en air comporte une volute de compresseur qui loge une roue de compresseur mobile en rotation à l'intérieur de la volute de compresseur. La roue de compresseur tourne à l'intérieur de la volute de compresseur dans un sens de compression pour augmenter une pression du flux d'air préalablement à l'admission de ce dernier à l'intérieur du moteur à combustion interne. La turbine est prévue pour entrainer le compresseur. A cet effet, la roue de turbine est reliée à la roue de compresseur par un arbre de transmission. Une mise en rotation de la roue de turbine à l'intérieur de la volute de turbine entraîne par l'intermédiaire de l'arbre de transmission une mise en rotation de la roue de compresseur à l'intérieur de la volute de compresseur dans le sens de compression. Il en découle une augmentation de la pression du flux d'air en sortie du compresseur, préalablement à son admission à l'intérieur du moteur à combustion interne. On pourra par exemple se reporter au document EP 2,014,894 (Magneti Marelli S.p.A.) qui décrit un moteur à combustion interne du genre susvisé. Dans certaines conditions d'utilisation du véhicule automobile, le turbocompresseur peut être soumis à un phénomène de pompage. Un tel phénomène est susceptible de se produire lorsque le débit d'air circulant à l'intérieur de la ligne d'alimentation en air est faible et que le rapport de compression du compresseur est élevé. Dans ce cas, il se produit un décrochage aérodynamique à l'intérieur du compresseur qui se traduit par des fluctuations de débit se propageant dans la ligne d'alimentation en air conduisant à des fluctuations de couple du moteur thermique. Dans certaines conditions extrêmes, ce phénomène peut provoquer une altération, voire une détérioration de la roue de compresseur et/ou de la roue de turbine. De plus, une telle instabilité de rotation provoque des nuisances sonores préjudiciables à un confort acoustique des utilisateurs du véhicule automobile. Objet de l'invention. Le but de la présente invention est de proposer une méthode de mise en oeuvre d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, une telle méthode réduisant au maximum, voire évitant un phénomène de pompage, une telle méthode étant simple et peu couteuse à mettre en oeuvre, une telle méthode évitant de surcroit des modifications sur une ligne d'alimentation en air du moteur à combustion interne. Une méthode de la présente invention est une méthode de mise en oeuvre d'un turbocompresseur comportant un palier équipant un arbre de transmission. Le palier étant équipé d'un circuit d'huile à l'intérieur duquel circule une huile. Selon la présente invention, la méthode comprend une étape de refroidissement de l'huile. De préférence, l'étape de refroidissement d'huile est une étape d'augmentation d'un débit de l'huile circulant à l'intérieur du circuit d'huile. De préférence, l'étape d'augmentation du débit de l'huile comprend une étape d'augmentation d'une pression de l'huile en une admission du circuit d'huile. Un turbocompresseur de la présente invention est un turbocompresseur comportant ledit palier équipé du circuit d'huile, ce dernier comportant des 20 moyens aptes à mettre en oeuvre une telle méthode. Les moyens comprennent par exemple une pompe et une capacité de réserve d'huile. 25 Les moyens comprennent par exemple encore un clapet anti-retour et un réservoir d'huile. Le clapet anti-retour est préférentiellement placé en amont du réservoir d'huile selon un sens d'écoulement de l'huile à l'intérieur du circuit d'huile. 30 Selon une première variante, le palier est un palier semi-flottant. Selon une deuxième variante, le palier est un palier flottant. Un moteur à combustion interne de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que le moteur à combustion interne est équipé d'un tel turbocompresseur. Description des figures. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon la présente invention. La figure 2 est une vue schématique partielle d'une première variante de réalisation d'un turbocompresseur équipant le moteur à combustion interne illustré sur la figure précédente. La figure 3 est une vue schématique partielle d'une deuxième variante de réalisation d'un turbocompresseur équipant le moteur à combustion interne illustré sur la figure 1. Les figures 4 et 5 sont des illustrations de variante respective de réalisation d'un circuit d'huile équipant le turbocompresseur constitutif du moteur à combustion interne illustré sur la figure 1. Sur la figure 1, un véhicule automobile est équipé d'un moteur à combustion interne 1. Le moteur à combustion interne 1 est du type suralimenté et comporte à cet effet un turbocompresseur 2. Le turbocompresseur 2 comprend une turbine 3 qui équipe une ligne d'échappement 4 et un compresseur 5 qui équipe une ligne d'alimentation en air 6 du moteur à combustion interne 1. La ligne d'échappement 4 est prévue pour véhiculer des gaz d'échappement 7 depuis le moteur à combustion interne 1 vers un environnement extérieur 8 au véhicule automobile. La ligne d'alimentation en air 6 permet une amenée d'un flux d'air 9 depuis l'environnement extérieur 8 vers le moteur à combustion interne 1. La ligne d'alimentation en air 6 comprend successivement depuis l'environnement extérieur 8 jusqu'au moteur à combustion interne 1 : un filtre à air 10 pour retenir des impuretés transportées par le flux d'air 9, une volute de compresseur 11 et un échangeur thermique 12 pour refroidir le flux d'air 9. La volute de compresseur 11 loge une roue de compresseur 13 dont une mise en rotation permet une augmentation de pression du flux d'air 9. Ainsi, le flux d'air 9 présente une pression amont Pal , prise en amont de la volute de compresseur 11 selon un sens d'écoulement 16 du flux d'air 9 à l'intérieur de la ligne d'alimentation en air 6, qui est inférieure à une pression aval Pa2 du flux d'air 9, prise en aval de la volute de compresseur 11 selon le sens d'écoulement 16 du flux d'air 9 à l'intérieur de la ligne d'alimentation en air 6. La ligne d'échappement 4 comprend une volute de turbine 14 logeant une roue de turbine 15. La roue de turbine 15 et la roue de compresseur 13 sont reliées l'une à l'autre par un arbre de transmission 17 qui est préférentiellement coaxial à la roue de compresseur 13 et à la roue de turbine 15. En sortie du moteur à combustion interne 1, les gaz d'échappement 7 entrainent en rotation la roue de turbine 15 à l'intérieur de la volute de turbine 14. Une telle mise en rotation de la roue de turbine 15 provoque une mise en rotation de la roue de compresseur 13 par l'intermédiaire de l'arbre de transmission 17. La mise en rotation de la roue de compresseur 13 à l'intérieur de la volute de compresseur 11 provoque une augmentation de pression du flux d'air 9 depuis la pression amont Pal vers la pression aval Pa2. Ainsi, en entrée du moteur à combustion interne 1, le flux d'air 9 se trouve à une pression d'air Pa2 qui est notamment supérieure à la pression atmosphérique. Sur la figure 2 et la figure 3, l'arbre de transmission 17 est pourvu d'un palier 100,100' pour guider l'arbre de transmission 17 en rotation. Le palier 100,100' est destiné à contrôler un déplacement radial et axial de l'arbre de transmission 17 par rapport à un axe d'extension général A de ce dernier. Le palier 100,100' est prévu pour limiter des vibrations provoquées par les pièces en rotation et ainsi diminuer le plus possible des nuisances sonores. Le palier 100,100' vise aussi à ce qu'un maximum d'énergie véhiculée par les gaz d'échappement 7 soit transmis à la roue de compresseur 13. Le palier 100,100' est logé à l'intérieur d'un volume interne 101 qui est délimité par un carter externe 102 et des butées radiales 103. Le palier 100,100' est interposé entre l'arbre de transmission 17 et le carter externe 102 pour contrôler un déplacement radial de l'arbre de transmission 17. Les butées radiales 103 sont quant à elles destinées à contrôler un déplacement axial de l'arbre de transmission. Le palier 100,100' est pourvu d'une admission 20 d'une huile 18 et d'une évacuation 21 d'huile 18 qui sont constitutives d'un circuit d'huile 22. L'admission 20 est prévue pour permettre une amenée d'huile 18 au palier 100,100' tandis que l'évacuation 21 est destinée à permettre un départ d'huile 18 du palier 100,100'. Le circuit d'huile 22 comprend un film externe 104 qui jouxte le carter externe 102 et un film interne 105 qui jouxte l'arbre de transmission 17. Le film externe 104 et le film interne 105 sont de conformation globalement cylindrique et sont ménagés autour de l'axe d'extension général A de l'arbre de transmission 17. Plus particulièrement sur la figure 2, le palier 100,100' est un palier semi-flottant 100 comprenant une pièce fixe 106 qui demeure immobile lors de la mise en rotation de l'arbre de transmission 17. La pièce fixe 106 est bordée d'une part par le film externe 104 et d'autre part par le film interne 105. La pièce fixe 106 est globalement cylindrique et d'axe de révolution confondu avec l'axe de d'extension général A. Dans ce cas-là, le film externe 104 demeure également immobile lors de la mise en rotation de l'arbre de transmission 17 tandis que le film interne 105 est mis en rotation lors de la mise en rotation de l'arbre de transmission 17. Autrement dit, le film externe 104 se comporte comme un coussin fluide statique tandis que le film interne 105 se comporte comme un film hydrodynamique. Plus particulièrement sur la figure 3, le palier 100,100' est un palier flottant 100' comprenant deux éléments tournants 107,108 qui sont mis en rotation lors de la mise en rotation de l'arbre de transmission 17. Les éléments tournants 107,108 sont globalement cylindriques et d'axes de révolution respectifs qui sont confondus avec l'axe de d'extension général A de l'arbre de transmission 17. Les éléments tournants 107,108 sont mis en rotation à une vitesse qui est notamment deux fois moindre qu'une vitesse de rotation de l'arbre de transmission 17. Dans ce cas-là, le film externe 104 et le film interne 105 sont mis en rotation lors de la mise en rotation de l'arbre de transmission 17. Autrement dit, le film externe 104 et le film interne 105 se comportent l'un et l'autre comme un film hydrodynamique. La méthode de la présente invention est une méthode de mise en oeuvre du turbocompresseur 2 qui est une méthode de sortie d'un phénomène de pompage du turbocompresseur 2. Autrement dit, la méthode de la présente invention est une méthode évitant un phénomène de pompage du turbocompresseur 2. On rappelle qu'un tel phénomène de pompage est susceptible de se produire lorsqu'un débit du flux d'air 9 circulant à l'intérieur de la ligne d'alimentation en air 6 est faible. Dans ce cas, il se produit un décrochage aérodynamique à l'intérieur du compresseur qui se traduit par des fluctuations de débit se propageant dans la ligne d'admission conduisant à des fluctuations de couple du moteur thermique. Dans certaines conditions extrêmes, ce phénomène peut provoquer une altération, voire une détérioration de la roue de compresseur 13 et/ou de la roue de turbine 15. De plus, une telle instabilité de rotation provoque des nuisances sonores préjudiciables à un confort acoustique des utilisateurs du véhicule automobile. La méthode de la présente invention permet d'éviter un tel phénomène ou de sortir d'un tel phénomène. Selon la présente invention, une méthode de mise en oeuvre du turbocompresseur 2 comporte avantageusement, en cas d'occurrence d'un phénomène de pompage que subit le turbocompresseur 2, une étape de refroidissement de l'huile 18 circulant à l'intérieur du circuit d'huile 22, et plus particulièrement de l'huile 18 présente entre l'admission 20 et l'évacuation 21. Une telle étape de refroidissement de l'huile 18 est obtenue à partir d'une étape d'augmentation d'un débit D de l'huile 18 circulant à l'intérieur du circuit d'huile 22. A cet effet, l'étape d'augmentation du débit D de l'huile 18 comprend une étape d'augmentation d'une pression d'huile Ph de l'huile 18 à l'admission 20 du circuit d'huile 22 depuis une première pression jusqu'à une deuxième pression, la deuxième pression étant supérieure à la première pression. Ces dispositions sont telles que l'augmentation de la pression d'huile Ph à l'admission 20 du circuit d'huile 22 provoque l'augmentation du débit D de l'huile 18 à l'intérieur du circuit d'huile 22. Une telle augmentation du débit D provoque un refroidissement du palier 100,100' qui à son tour refroidit l'huile 18. Il en résulte une augmentation de la viscosité de l'huile 18, ce qui génère un frottement sur l'arbre de transmission 17. Un tel frottement préserve le turbocompresseur 2 de toute altération. Selon les variantes de réalisation illustrées sur les figures 4 et 5, le circuit d'huile 22 comprend des moyens 29 pour faire varier la pression d'huile Ph depuis la première pression d'huile vers la deuxième pression d'huile. La mise en oeuvre des moyens 29 sont placés sous la dépendance d'un dispositif de détection 32 d'un phénomène de pompage. Ces dispositions sont telles que les moyens 29 sont mis en oeuvre dès qu'un phénomène de pompage se produit pour minimiser une durée et/ou un impact de ce dernier. Selon une première variante de réalisation illustrée sur la figure 4, le circuit d'huile 22 est une dérivation d'une boucle d'huile 23 équipant le véhicule automobile. La boucle d'huile 23 comporte une réserve d'huile 24 pour l'alimentation en huile d'autres éléments 25 du véhicule automobile, tels que culasse, carter ou autres. Le circuit d'huile 22 comprend avantageusement un clapet anti-retour 26 pour éviter une remontée d'huile depuis le circuit d'huile 22 vers la boucle d'huile 23. Les moyens 29 pour faire varier la pression d'huile Ph depuis la première pression d'huile vers la deuxième pression d'huile comprennent avantageusement le clapet anti-retour 26 et un réservoir d'huile 30 qui équipe le circuit d'huile 22. Le clapet anti-retour 26 est placé en amont du réservoir d'huile selon un sens d'écoulement 31 d'huile à l'intérieur du circuit d'huile 22. Le réservoir d'huile 30 est à même d'être porté à la deuxième pression lorsque une pression principale d'huile à l'intérieur de la boucle d'huile est suffisante. Le réservoir d'huile 30 délivre l'huile à la deuxième pression d'huile en cas de phénomène de pompage. Selon une deuxième variante de réalisation illustrée sur la figure 5, le circuit d'huile 22 est un circuit indépendant de la boucle d'huile 23. Dans ce cas, le circuit d'huile 22 comprend une pompe 27 et une capacité de réserve d'huile 28. La pompe 27 constitue alors les moyens 29 pour faire varier la pression d'huile Ph depuis la première pression d'huile vers la deuxième pression d'huile. Ces dispositions sont telles que le phénomène de pompage est réduit au maximum, voire évité, sans modification sur la ligne d'alimentation en air 6. Ces dispositions permettent de préserver les éléments constitutifs du turbocompresseur 2 de toute altération et/ou détérioration et minimisent les nuisances sonores susceptibles de perturber un confort acoustique d'utilisateur du véhicule automobile. REVENDICATIONS1.- Méthode de mise en oeuvre d'un turbocompresseur (2) comportant un palier (100,100') équipant un arbre de transmission (17), le palier (100,100') étant équipé d'un circuit d'huile (22) à l'intérieur duquel circule une huile (18), caractérisée en ce que la méthode comprend une étape de refroidissement de l'huile (18). Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'étape de refroidissement d'huile (18) est une étape d'augmentation d'un débit (D) de l'huile (18) circulant à l'intérieur du circuit d'huile (22). Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'étape d'augmentation du débit (D) de l'huile (18) comprend une étape d'augmentation d'une pression (Ph) de l'huile (18) en une admission (20) du circuit d'huile (22). Turbocompresseur (2) comportant le palier (100,100') équipé du circuit d'huile (22) comportant des moyens (29) aptes à mettre en oeuvre la méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes. Turbocompresseur (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (29) comprennent une pompe (27) et une capacité de réserve d'huile (28). Turbocompresseur (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens comprennent un clapet anti-retour (26) et un réservoir d'huile (30). Turbocompresseur (2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (26) est placé en amont du réservoir d'huile (30) selon un sens d'écoulement (31) de l'huile (18) à l'intérieur du circuit d'huile (22). 2.- 3.- 4.- 5.- 6.- 7.-30 8.- Turbocompresseur (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le palier (100,100') est un palier semi-flottant (100). 9.- Turbocompresseur (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le palier (100,100') est un palier flottant (100'). 10.- Moteur à combustion interne (1) équipé d'un turbocompresseur (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9.