[0001] L'invention concerne une installation de suralimentation d'un moteur turbocompressé
comportant un dispositif de commande d'une soupape de décharge de débit des gaz d'échappement
envoyés à la roue de turbine d'un turbocompresseur.
[0002] L'invention concerne plus particulièrement une installation de suralimentation d'un
moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant un dispositif de commande
pour une soupape de décharge de débit des gaz d'échappement envoyés à la roue de turbine
d'un turbocompresseur du moteur, du type dans lequel le dispositif de commande comporte
un boîtier de pression, comportant une partie avant munie d'une extrémité avant et
une partie arrière munie d'une extrémité arrière, à l'intérieur duquel sont agencées
deux parois mobiles transversales avant et arrière, qui délimitent longitudinalement
dans le boîtier des chambres de pression avant et arrière qui sont susceptibles d'être
soumises à différentes pressions, notamment la pression atmosphérique, une surpression
ou une dépression d'un collecteur d'admission du moteur, du type dans lequel un côté
avant de la paroi mobile transversale avant comporte avec une tige de commande longitudinale
qui est susceptible d'occuper une position rétractée et une position étendue dans
laquelle elle provoque l'ouverture de la soupape associée de décharge de turbine,
et du type dans lequel la paroi mobile transversale arrière comporte un côté avant
qui coopère avec une deuxième tige longitudinale, les deux tiges étant distinctes
et du type dans lequel la deuxième tige longitudinale est susceptible de venir d'une
position rétractée à une position étendue vers l'avant au contact du côté arrière
de la paroi mobile transversale avant pour solliciter celle-ci vers sa position étendue
d'ouverture de la soupape de décharge de turbine.
[0003] Il existe de nombreux dispositifs de commande de ce type destinés à de telles installations
de moteur turbocompressés.
[0004] Il s'agit pour la plupart de dispositifs destinés, lorsque la pression des gaz d'admission
en aval du turbocompresseur dépasse un seuil déterminé, à commander l'ouverture d'une
soupape de décharge qui est disposée en amont de la turbine du turbocompresseur et
qui permet de dévier les gaz d'échappement envoyés à la turbine du turbocompresseur
vers un conduit de dérivation, communément appelé "by-pass", qui débouche dans la
canalisation d'échappement en aval de la turbine du turbocompresseur. Un tel dispositif
permet d'éviter que la turbine du turbocompresseur ne tourne trop vite, ce qui entraînerait
une détérioration de ses aubes et des paliers du turbocompresseur.
[0005] Toutefois, ce dispositif présente l'inconvénient de ne dévier les gaz d'échappement
vers le by-pass que lorsque la pression des gaz d'admission est très élevée et correspond
des vitesses de rotation élevée du turbocompresseur. Or, on a constaté que pour de
faibles valeur de pression des gaz d'admission et d'échappement, et de faibles vitesses
de rotation du turbocompresseur, la turbine de celui-ci était néanmoins entraînée
par les gaz d'échappement du moteur et entraînait le compresseur à une vitesse insuffisante
pour qu'il puisse améliorer le rendement du moteur. Au contraire même, pour de faibles
vitesses de rotation du turbocompresseur, la turbine freine les gaz d'échappement
et pénalise le rendement du moteur.
[0006] On a alors imaginé d'utiliser aussi le dispositif de commande précédemment décrit
pour dévier les gaz d'échappement vers le by-pass pour de faibles valeurs de pression
des gaz d'admission.
[0007] Le document FR-A-2.564.145 décrit un tel dispositif, qui comporte un boîtier de pression
divisé d'avant en arrière en une première et une deuxième chambres de pression. Une
membrane, qui est rappelée élastiquement par rapport au corps du boîtier de pression
délimite les première et deuxième chambres de pression La membrane est directement
solidaire d'une tige de commande d'une soupape de décharge de l'installation de moteur
turbocompressé, qui traverse la première chambre de pression et dont l'extrémité,
extérieure au boîtier de pression, oriente les gaz d'échappement vers la turbine du
turbocompresseur ou vers le by-pass. La deuxième chambre de pression est soumise à
la surpression qui règne dans le collecteur d'admission lorsque le turbocompresseur
est entraîné par les gaz d'échappement et la première chambre de pression est susceptible
d'être soumise à une dépression issue d'un générateur de dépression.
[0008] Le dispositif décrit dans ce document présente l'inconvénient de nécessiter une étanchéité
dynamique parfaite, réalisée par exemple au moyen d'un joint, entre le corps du boîtier
de pression et la soupape de décharge de turbine, dont l'extrémité est à l'extérieur
du corps du boîtier de pression, ce qui rend un tel dispositif de commande particulièrement
coûteux à fabriquer. De plus, lorsque le joint est usé, l'étanchéité n'est plus assurée
et la dépression dans la première chambre de pression ne peut être maintenue.
[0009] Pour remédier à cet inconvénient, on a imaginé, comme le décrit le document FR-A-2.461.869,
de réaliser un dispositif de commande comportant un boîtier de pression muni d'une
membrane avant et d'une membrane arrière, lesquelles membranes sont traversées par
une tige longitudinale commune qui actionne la soupape de décharge de turbine, et
qui est rappelée élastiquement. Les deux membranes délimitent deux chambres de pression,
une chambre de pression avant étant délimitée par les deux membranes, et une chambre
de pression arrière étant délimitée d'une part par la membrane arrière et d'autre
part par le corps du boîtier de pression. La membrane avant est solidaire du corps
du boîtier de pression et forme joint d'étanchéité. La chambre de pression avant est
susceptible d'être soumise à une dépression du collecteur d'admission en fonctionnement
atmosphérique du moteur, tandis que la chambre de pression arrière est susceptible
d'être soumise à une surpression du collecteur d'admission en fonctionnement suralimenté
du moteur.
[0010] Le principe décrit dans ce document est analogue à celui décrit dans le document
FR-A-2.564.145, à la différence que l'étanchéité au niveau de la tige de commande
est ici assurée par la membrane avant. Toutefois, la tige de commande traversant les
deux membranes, le problème rencontré dans le document FR-A-2.564.145 se trouve reporté
au niveau de l'étanchéité statique entre la tige de commande et les deux membranes
qu'elle traverse.
[0011] Pour résoudre cet inconvénient, on a proposé dans le document JP-A-09.287.463 un
dispositif du type précédemment décrit, dans lequel la membrane avant assure l'étanchéité
de la chambre de pression avant et n'est pas traversée par la tige de commande, celle-ci
étant remplacée par deux tiges longitudinales indépendantes.
[0012] Dans cette configuration, les deux tiges sont distinctes et la deuxième tige longitudinale
est susceptible de venir d'une position rétractée à une position étendue vers l'avant
au contact du côté arrière de la paroi mobile transversale avant pour solliciter celle-ci
vers sa position étendue d'ouverture de la soupape de décharge de turbine. La chambre
de pression avant est délimitée longitudinalement par les deux parois mobiles transversales
et la deuxième chambre de pression est délimitée par la paroi mobile transversale
arrière et par une paroi fixe du boîtier de pression. La deuxième tige longitudinale
sollicite en position étendue la paroi mobile transversale avant vers la position
d'ouverture de la soupape associée lorsque la pression à laquelle est soumise la chambre
de pression avant est inférieure à celle à laquelle est soumise la chambre de pression
arrière.
[0013] L'inconvénient de cette conception est que la deuxième tige longitudinale ne comporte
aucun guidage et risque donc de solliciter imparfaitement la paroi mobile transversale
avant.
[0014] Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose des moyens de guidage de la
deuxième tige longitudinale.
[0015] Dans ce but, l'invention propose un dispositif du type décrit précédemment dans lequel
la membrane avant assure l'étanchéité de la chambre de pression avant et n'est pas
traversée par la tige de commande, celle-ci étant remplacée par deux tiges longitudinales
indépendantes, caractérisée en ce que la chambre de pression avant du dispositif de
commande est délimitée à l'avant par la paroi mobile transversale avant et à l'arrière
par une cloison transversale rigide qui est interposée longitudinalement dans le boîtier
entre les deux parois mobiles transversales, en ce que la chambre de pression arrière
est délimitée à l'avant par la cloison transversale rigide et à l'arrière par la paroi
mobile transversale arrière, la cloison rigide comportant un orifice au travers duquel
la deuxième tige longitudinale est susceptible de coulisser de manière étanche, la
pression athmosphérique régnant dans une portion du boîtier comprise entre la paroi
mobile avant et son extrémité avant et dans une portion du boîtier comprise entre
la paroi mobile arrière et l'extrémité arrière.
[0016] Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- la deuxième tige longitudinale est sollicitée vers sa position étendue lorsque la
pression à laquelle est soumise la chambre de pression arrière est inférieure à celles
auxquelles sont soumises les autres parties du boîtier,
- dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant
et arrière sont soumises respectivement à la surpression du collecteur d'admission
et à la pression atmosphérique, la première tige longitudinale étant sollicitée vers
sa position étendue par la paroi transversale mobile avant,
- dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant
et arrière sont soumises respectivement à la pression atmosphérique et à la dépression
du collecteur d'admission, la deuxième tige longitudinale étant sollicitée dans sa
position étendue par la paroi transversale mobile arrière pour prendre appui sur la
paroi transversale mobile avant et solliciter la première tige longitudinale vers
sa position étendue,
- dans un mode de fonctionnement chargé de la turbine les chambres de pression avant
et arrière sont soumises à la pression atmosphérique, les deux tiges occupant une
position rétractée.
[0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de
la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera
aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique illustrant l'implantation d'un dispositif de commande
dans une installation de moteur turbocompressé ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif selon un état
antérieur de la technique représenté selon un mode de fonctionnement chargé de la
turbine ;
- la figure 3 est une vue selon la figure 2 illustrant le fonctionnement du dispositif
de l'état antérieur de la technique selon un premier mode de fonctionnement déchargé
de la turbine du moteur ;
- la figure 4 est une vue selon la figure 2 illustrant le fonctionnement du dispositif
de l'état antérieur de la technique selon un deuxième mode de fonctionnement déchargé
de la turbine ;
- la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention
représenté selon un mode de fonctionnement chargé de la turbine ;
- la figure 6 est une vue selon la figure 5 illustrant le fonctionnement du dispositif
selon l'invention selon un troisième mode de fonctionnement déchargé de la turbine
; et
- la figure 7 est une vue selon la figure 5 illustrant le fonctionnement du dispositif
selon l'invention selon un quatrième mode de fonctionnement déchargé de la turbine.
[0018] Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent
des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
[0019] On voit sur la figure 1 l'ensemble d'une installation 10 de suralimentation d'un
moteur 12 de véhicule automobile comportant un dispositif 14 de commande réalisé conformément
à l'état de la technique.
[0020] De manière connue, une telle installation 10 comporte un turbocompresseur 16 dont
une turbine 18 est reliée en amont à un collecteur d'échappement 20 du moteur 12,
et dont un compresseur 22 est relié en aval à un collecteur d'admission 24 du moteur
12. La turbine 18 est par ailleurs reliée en aval à un conduit d'échappement 26, et
le compresseur 22 est relié en amont à un conduit d'admission 28.
[0021] Le moteur 12 représenté à la figure 1 est, de façon non limitative, un moteur à allumage
commandé qui comporte au moins une soupape d'admission 30, une soupape d'échappement
32, et une bougie 34, de façon à aspirer de l'air et du carburant dans sa chambre
de combustion 36, puis enflammer le mélange d'air et de carburant, puis refouler les
gaz brûlés. Le moteur 12 est susceptible de fonctionner selon un mode de fonctionnement
atmosphérique dans lequel le turbocompresseur 16 n'est pas entraîné par les gaz d'échappements
ou selon un mode de fonctionnement suralimenté dans lequel le turbocompresseur 16
est entraîné en rotation par les gaz d'échappements.
[0022] Ainsi, en fonctionnement atmosphérique du moteur 12, il règne dans le collecteur
d'admission une dépression P
dep dans le collecteur d'admission 24, tandis qu'en fonctionnement suralimenté du moteur
12 il règne dans le collecteur d'admission une surpression P
sur dans le collecteur d'admission 24.
[0023] En fonctionnement suralimenté du moteur 12, le turbocompresseur 16 est destiné à
comprimer l'air d'admission avant son introduction dans la chambre de combustion 36.
Pour ce faire, la turbine 18 du turbocompresseur 16 est entraînée en rotation par
les gaz d'échappements issus du collecteur d'échappement 20 et entraîne à son tour
le compresseur 22 du turbocompresseur 16 à laquelle elle est liée en rotation. La
liaison en rotation de la turbine 18 au compresseur 22 est réalisée par un arbre 19
guidé en rotation sur des paliers 21.
[0024] De manière connue, l'entraînement du turbocompresseur 16 peut être interrompu pour
certaines conditions de pression des gaz d'admission.
[0025] C'est le cas lorsque la pression des gaz d'admission est trop importante et risque
de provoquer une surpression des gaz d'échappement en sortie du collecteur d'échappement
20. Le maintien du fonctionnement du turbocompresseur 16 risquerait alors d'endommager
sa turbine 18 et ses paliers 21.
[0026] C'est aussi le cas lorsque, au contraire, la pression des gaz d'échappement est trop
faible et que l'entraînement au ralenti de la turbine 18 pénalise le rendement du
moteur 12, le compresseur 22 ne comprimant pas assez les gaz d'admission.
[0027] Pour permettre l'interruption du fonctionnement du turbocompresseur 16, le collecteur
d'échappement est aussi relié à un extrémité amont 38 d'une conduite de dérivation
40, aussi communément appelée "by-pass" dont l'autre extrémité débouche perpendiculairement
dans le conduit d'échappement 26. L'extrémité amont 38 du by-pass 40 comporte une
soupape 42 de décharge de turbine, coaxiale à l'extrémité 38 du by-pass 40, qui est
susceptible, sélectivement, d'obturer le by-pass 40 ou de le mettre en communication
avec le collecteur d'échappement 20 pour orienter au moins une partie des gaz d'échappement
vers le conduit d'échappement 26 afin que ces gaz ne traversent ni n'entraînent la
turbine 18 du turbocompresseur 16. Le dispositif de commande 14 est donc susceptible
de provoquer le déplacement de la soupape 42 de décharge de turbine coaxialement à
l'extrémité 38 du by-pass 40, entre deux positions extrêmes, une position obturée,
correspondant à la position chargée de la turbine 18, et dans laquelle une tulipe
41 de la soupape de décharge 42 repose sur un siège 44 et obture le by-pass 40, et
une position de déviation, correspondant à la position déchargée de la turbine 18,
dans laquelle la soupape de décharge 42 est déplacée axialement par rapport à l'extrémité
38 du by-pass 40 et dans laquelle la tulipe 41 ne repose plus sur son siège 44, mettant
ainsi en communication le collecteur d'échappement 26 et le by-pass 40.
[0028] De manière connue, la soupape de décharge comporte, à son extrémité opposée à la
tulipe 41, une queue 43 qui est actionnée par une biellette 46. La biellette 46 est
articulée en rotation autour d'un axe médian transversal 48. La biellette 46 comporte
une première extrémité 50 qui est articulée en rotation parallèlement à l'axe 48 sur
la queue 43 de la soupape 42, et une deuxième extrémité 52 qui est articulée en rotation
parallèlement à l'axe 48 sur l'extrémité 54 d'une première tige longitudinale 56,
qui fait partie du dispositif de commande 14, qui sera décrit ultérieurement en référence
à l'état de la technique et en référence à l'invention.
[0029] Par exemple, et de façon non restrictive, la biellette 46 est rectiligne et la première
tige longitudinale 56 est sensiblement parallèle à la direction générale de la soupape
de décharge 42. Ainsi, un mouvement de translation dans un sens de la première tige
longitudinale 56 entraîne un mouvement de translation de la soupape de décharge 42
dans le sens opposé. L'ouverture de la soupape de décharge 42 correspond par conséquent
à une position de la première tige longitudinale 56 pour laquelle celle-ci sort d'un
boîtier 58 du dispositif de commande 14.
[0030] Par ailleurs, le fonctionnement du dispositif de commande 14 est régi par différentes
pressions qui règnent à l'intérieur du moteur 12.
[0031] Ainsi, l'installation 10 comporte une électrovanne pneumatique 60 qui est reliée
à deux entrées de pression 62 et 64 du boîtier 58 du dispositif de commande 14. L'électrovanne
60 est elle-même reliée à une prise de pression 66 qui est agencée sur le collecteur
d'admission 24 et à une prise de pression atmosphérique 70 qui est agencée sur le
corps de l'électrovanne pneumatique 60. L'électrovanne pneumatique 60 est susceptible,
selon les modes de fonctionnement du moteur 12, de distribuer la dépression P
dep qui règne dans le collecteur d'admission 24 en fonctionnement atmosphérique du moteur
12, la surpression P
sur qui règne dans le collecteur d'admission 24 en fonctionnement suralimenté du moteur
12, ou encore la pression atmosphérique ambiante P
a, aux entrées 62 et 64 du dispositif de commande 14.
[0032] Les figures 2 à 4 illustrent un dispositif de commande 14 conforme à l'état de la
technique.
[0033] De manière connue, le boîtier de pression 58 représenté à la figure 2 est d'une forme
générale sensiblement tubulaire et comporte trois parties avant 72, intermédiaire
74 et arrière 76. La partie 72 est de petit diamètre et son extrémité avant 78 comporte
un perçage 79 destiné à permettre le passage de la première tige longitudinale 56.
Une extrémité avant 82 de la partie intermédiaire 74, de même diamètre que la partie
avant 72, est fixée à une extrémité arrière 80 de la partie avant 72. La partie intermédiaire
74 comporte une extrémité arrière 84 de grand diamètre sur laquelle est fixée d'une
manière analogue une extrémité avant 86 de la partie arrière 76, qui est aussi de
grand diamètre. Enfin, une extrémité arrière 88 de la partie arrière 76 est constituée
d'une paroi transversale qui ferme la partie arrière 76.
[0034] Par ailleurs, la partie intermédiaire 74 comporte à l'intérieur une paroi transversale
90 formant surface d'épaulement, qui délimite les petit et grand diamètres de la partie
intermédiaire tubulaire 74.
[0035] Avantageusement, les parties avant 72, intermédiaire 74, et arrière 76 sont réalisées
par moulage, ce qui permet du point de vue de la fabrication de leur conférer les
formes et les diamètres appropriés à moindre coût.
[0036] Deux parois mobiles transversales avant 92 et arrière 94 sont agencées dans le boîtier
58 du dispositif de commande 14. De préférence, les parois mobiles sont des membranes
en matériau élastomère, qui sont susceptibles de se déplacer axialement en se déformant
sous l'action d'une pression ou d'un effort.
[0037] La paroi mobile 92 est interposée entre les parties avant 72 et intermédiaire 74
du boîtier 58, et la paroi mobile arrière 94 est interposée entre les parties intermédiaire
74 et arrière 76 du boîtier 58. Dans le cas où les parois mobiles sont des membranes
en matériau élastomère, chacune des membranes associées aux parois mobiles est pincée
entre les extrémités des parties associées du boîtier 58. Ainsi, par exemple, l'extrémité
arrière 80 de la partie avant 72 comporte une collerette extérieure 98 dont une surface
d'épaulement 96, qui est tournée vers l'arrière, est agencée en regard d'une surface
d'épaulement 100 tournée vers l'avant d'une collerette 102 portée extérieurement par
la partie intermédiaire 74. De la sorte, les deux surfaces d'épaulement 96 et 100
peuvent venir serrer au montage les deux faces d'un bord périphérique de la membrane
associée à la paroi mobile 92. De préférence, le bord périphérique de la paroi mobile
92 peut être percé de trous permettant le passage de vis 101 permettant l'assemblage
des collerettes radiales extérieures 98 et 102.
[0038] Un montage en tous points semblable peut être prévu pour la paroi mobile arrière
94 et ne sera par conséquent pas décrit.
[0039] Les parois mobiles 92 et 94 délimitent dans le boîtier de pression 58 une chambre
de pression avant 104 et une chambre de pression arrière 106. La chambre de pression
avant 104 est donc délimitée axialement par les parois mobiles 92 et 94, et la chambre
de pression arrière 106 est délimitée axialement par la paroi mobile 104 et la paroi
transversale 88 du boîtier 58.
[0040] La chambre de pression 104 est alimentée par l'entrée de pression 62, et la chambre
de pression 106 est alimentée par l'entrée de pression 64, précédemment décrites en
référence à la figure 1.
[0041] De la sorte, les chambres de pression avant 104 et arrière 106 sont des chambres
à volume variable, la variation de volume étant provoquée par l'établissement de différentes
pressions au sein des chambres de pression avant 104 et arrière 106, et provoquant
des déplacements des parois mobiles avant 92 et arrière 94.
[0042] La tige longitudinale avant 56 est solidaire du côté avant de la paroi mobile avant
92 et fait saillie à l'extérieur de du boîtier 58 en traversant le perçage 79 de la
partie avant 72, de façon à être solidaire dans ses déplacements axiaux des déplacements
axiaux de la paroi mobile avant 92. La tige longitudinale avant 56 est mobile entre
une position étendue avant correspondant à l'ouverture de la soupape 42 de décharge
de turbine décrite à la figure 1, et une position rétractée arrière qui correspond
à la fermeture de la soupape 42 de décharge de turbine.
[0043] Dans ce but, la tige longitudinale avant 56 est solidaire d'une coupelle avant 108,
qui est fixée sur le côté avant de la paroi mobile avant 92, par exemple par collage.
La tige longitudinale avant 56 s'étend axialement au travers de la partie avant 72
et est rappelée élastiquement vers l'arrière. Pour ce faire, un ressort de rappel
110 prend appui d'une part sur la coupelle 108 et d'autre part sur la paroi intérieure
de la partie avant 72.
[0044] Une tige longitudinale arrière 112 est de la même façon solidaire d'une coupelle
arrière 114 qui est fixée, par exemple par collage, au côté avant de la paroi mobile
arrière 94. La tige longitudinale arrière 112 s'étend axialement au travers de la
chambre de pression avant, c'est à dire sensiblement axialement au travers de la partie
intermédiaire 74, et, comme on le verra ultérieurement, est susceptible de coopérer
avec le côté arrière de la paroi mobile avant 92 suivant certaines conditions de pression
dans les chambres avant 104 et arrière 106, pour actionner longitudinalement la tige
longitudinale avant 56 en appuyant sur la paroi mobile avant 92.
[0045] La coupelle arrière 114 n'est pas nécessairement rappelée élastiquement, et à cet
effet le ressort de rappel 110 de la coupelle avant 108 peut être taré de façon à
permettre le rappel élastique vers l'arrière des deux tiges longitudinales 56 et 112
lorsque cela est nécessaire.
[0046] Dans cette configuration, l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite en référence
à la figure 1 est susceptible de définir plusieurs modes de fonctionnement du dispositif
de commande 14, en distribuant différentes pressions aux entrées de pression 62 et
64 du boîtier 58. A cet effet, des moyens de commande (non représentés) tenant par
exemple compte de paramètres de fonctionnement du moteur du véhicule, tels que le
régime moteur, la charge, la position d'une pédalé d'accélérateur du véhicule ou la
vitesse de rotation du turbocompresseur, commandent le fonctionnement de l'électrovanne
pneumatique 60.
[0047] La figure 2 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant
à un mode de fonctionnement chargé de la turbine 18. Cette configuration correspond
à une utilisation en suralimentation du moteur 12 précédemment décrit à la figure
1. Dans ce cas, la pression atmosphérique P
a règne dans les chambres avant 104 et arrière 106. Les deux parois mobiles avant 104
et arrière 106 occupent une position de repos et la tige longitudinale avant occupe
la position rétractée arrière. La soupape de décharge 42 est par conséquent fermée
et tous les gaz d'échappement sont dirigés vers la turbine 18 du turbocompresseur
16 décrit à la figure 1.
[0048] La figure 3 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant
à un premier mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18 précédemment décrite.
Cette configuration correspond à une utilisation atmosphérique du moteur 12, pour
laquelle il n'est pas souhaitable d'entraîner le turbocompresseur 16, par exemple
lorsque le moteur tourne au ralenti ou à faible régime. Dans ce cas, la pression régnant
à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit est la dépression P
dep, due à l'aspiration des gaz d'admission par les cylindres du moteur 12. Les moyens
de commande (non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment
décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la dépression
P
dep et la pression atmosphérique P
a aux entrées 62 et 64. Par suite la dépression P
dep et la pression atmosphérique P
a règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106.
La différence de pression entre les chambres avant 104 et arrière 106 déplace la paroi
mobile arrière 94 vers l'avant. Par suite, la coupelle arrière 114 entraîne vers l'avant
la tige longitudinale arrière 112 qui appuie sur la paroi mobile avant 92, laquelle
entraîne simultanément vers l'avant la coupelle avant 108 et la tige longitudinale
avant 56 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément
aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal vers l'arrière de la
queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le
by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit d'échappement
26. Le sens des déplacements de la tige longitudinale avant 56 et de la soupape 42
est indiqué par les flèches.
[0049] D'une manière analogue, la figure 4 illustre un fonctionnement du dispositif de commande
14 correspondant à un deuxième mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18. Cette
configuration correspond à une utilisation suralimentée du moteur 12, pour laquelle
il est nécessaire d'interrompre l'entraînement du turbocompresseur 16, par exemple
lorsque le moteur tourne à haut régime, et que la pression importante des gaz d'échappement
risquerait de causer une détérioration des aubes et des paliers de la turbine 18.
Dans ce cas, la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment
décrit est la surpression P
sur, due à la rotation du compresseur 22 du turbocompresseur 16. Les moyens de commande
(non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite à
la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la pression atmosphérique
P
a et la surpression P
sur aux entrées 62 et 64. Par suite la pression atmosphérique P
a et la surpression P
sur règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106.
La différence de pression entre les chambres avant 104 et arrière 106 provoque le
déplacement de la paroi mobile arrière 94 vers l'avant. Par suite, la coupelle arrière
114 entraîne vers l'avant la tige longitudinale arrière 112 qui appuie sur la paroi
mobile avant 92, laquelle entraîne simultanément vers l'avant la coupelle avant 108
et la tige longitudinale avant 56 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110.
Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal
vers l'arrière de la queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence
d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit
d'échappement 26. La décharge de la turbine 18 permet de ralentir le régime de rotation
du turbocompresseur 16. Le sens des déplacements de la tige longitudinale avant 56
et de la soupape 42 est indiqué par les flèches.
[0050] Les moyens de commande (non représentés) assurent également le passage d'un mode
de fonctionnement déchargé à l'autre.
[0051] En effet, dans le cas d'une accélération ou d'une décélération brutale du moteur
12, il est nécessaire que l'électrovanne pneumatique puisse établir dans les chambres
avant 104 et arrière 106 les pressions adéquates. En fonction des valeurs de la raideur
du ressort 110 et de la rigidité des parois mobiles 92 et 94, le dispositif 14 peut
réagir plus ou moins rapidement. Pour plus de sûreté, on peut prévoir que les moyens
de commande commandent à l'électrovanne pneumatique de repasser par le mode de fonctionnement
chargé de la turbine, qu'il s'agisse d'une transition du premier mode de fonctionnement
déchargé de la turbine vers le deuxième, ou du deuxième vers le premier. Le passage
par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, correspondant à l'établissement
de la pression atmosphérique simultanément dans les deux chambres avant 104 et arrière
106 permet d'éviter qu'à un moment quelconque il n'existe une surpression P
sur d'un côté de la paroi mobile arrière 94, et une dépression P
dep de l'autre côté, ce qui risquerait d'endommager la paroi mobile arrière 94 dans le
cas où la paroi mobile arrière 94 est une membrane fine.
[0052] L'inconvénient de cette conception est que la tige longitudinale arrière 112 ne comporte
aucun guidage et risque donc de solliciter imparfaitement le côté arrière de la paroi
mobile avant 92.
[0053] Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose des moyens de guidage de la
tige longitudinale arrière 112.
[0054] Les figures 5 à 7 illustrent un dispositif 14 selon l'invention. D'une façon analogue
au boîtier décrit en référence à la figure 2, le boîtier de pression 58 représenté
à la figure 5 est aussi sensiblement tubulaire et comporte trois parties avant 72,
intermédiaire 74 et arrière 76. Les parties 72, 74, et 76 sont de même diamètre. La
partie intermédiaire 74 comporte une cloison transversale rigide 89, qui comporte
en son centre un orifice 91, et qui divise sensiblement axialement le boîtier 58 en
deux. Les fonctions de la cloison transversale 89 et de l'orifice 91 seront décrites
ultérieurement.
[0055] L'extrémité avant 78 de la partie avant 72 comporte comme pour le premier mode de
réalisation de l'invention un perçage 79 destiné à permettre le passage de la première
tige longitudinale 56. L'extrémité avant 82 de la partie intermédiaire 74 est fixée
à l'extrémité arrière 80 de la partie avant 72 et son extrémité arrière 84 est fixée
à l'extrémité avant 86 de la partie arrière 76. L'extrémité arrière 88 de la partie
arrière 76 est constituée d'une paroi transversale qui ferme la partie arrière 76.
[0056] Avantageusement, les parties avant 72, intermédiaire 74, et arrière 76 sont réalisées
par moulage, ce qui permet du point de vue de la fabrication de leur conférer les
formes appropriées à moindre coût.
[0057] Deux parois mobiles transversales avant 92 et arrière 94 sont agencées dans le boîtier
58 du dispositif de commande 14. Les parois mobiles sont des membranes en matériau
élastomère du même type que celles décrites dans le premier mode de réalisation.
[0058] La paroi mobile avant 92 est interposée entre les parties avant 72 et intermédiaire
74 du boîtier 58, et la paroi mobile arrière 94 est interposée entre les parties intermédiaire
74 et 76 du boîtier 58. Chacune des membranes associées aux parois mobiles est pincée
entre les extrémités des parties associées du boîtier 58. L'extrémité arrière 80 de
la partie avant 72 comporte une collerette extérieure 98 dont une surface d'épaulement
96, qui est tournée vers l'arrière, est agencée en regard d'une surface d'épaulement
100 tournée vers l'avant d'une collerette 102 portée extérieurement par la partie
intermédiaire 74. De la sorte, les deux surfaces d'épaulement 96 et 100 peuvent venir
serrer au montage les deux faces de la membrane associée à la paroi mobile avant 92.
Avantageusement, le bord périphérique de la membrane associée à la paroi mobile avant
92 peut être percée de trous permettant le passage de vis 101 permettant l'assemblage
des collerettes radiales extérieures 98 et 102.
[0059] Un montage en tous points semblable est prévu pour la paroi mobile arrière 94 et
ne sera par conséquent pas décrit.
[0060] Un diaphragme souple 93, déformable et étanche, est agencée sur l'orifice 91 de la
cloison transversale 89.
[0061] Les parois mobiles 92, 94, et la cloison transversale 89 munie de son diaphragme
souple 93, délimitent dans le boîtier de pression 58 une chambre de pression avant
104 et une chambre de pression arrière 106. La chambre de pression avant 104 est donc
délimitée axialement par la paroi mobile avant 92 et la cloison transversale 89 munie
de son diaphragme souple 93. De même la chambre de pression arrière 106 est délimitée
axialement par la cloison transversale 89 munie de son diaphragme souple 93 et la
paroi mobile arrière 94.
[0062] La chambre de pression 104 est alimentée par l'entrée de pression 62, et la chambre
de pression 106 est alimentée par l'entrée de pression 64, les entrées de pression
62 et 64 ayant été précédemment décrites en référence à la figure 1. La portion de
partie arrière 76 qui est comprise entre la paroi mobile arrière 94 et l'extrémité
arrière 88 comporte une entrée de pression 63 qui est mise à la pression atmosphérique
P
a pour permettre des déplacements libres de la paroi mobile arrière 94.
[0063] De la sorte, les chambres de pression avant 104 et arrière 106 sont des chambres
à volume variable, la variation de volume étant provoquée par l'établissement de différentes
pressions au sein des chambres de pression avant 104 et arrière 106, et provoquant
des déplacements des parois mobiles avant 92 et arrière 94.
[0064] La tige longitudinale avant 56 est solidaire du côté avant de la paroi mobile avant
92 et fait saillie à l'extérieur de du boîtier 58 en traversant le perçage 79 de la
partie avant 72, de façon à être solidaire dans ses déplacements axiaux des déplacements
axiaux de la paroi mobile avant 92. La tige longitudinale avant 56 est mobile entre
la position étendue avant correspondant à l'ouverture de la soupape 42 de décharge
de turbine décrite à la figure 1, et la position rétractée arrière qui correspond
à la fermeture de la soupape 42 de décharge de turbine.
[0065] Dans ce but, la tige longitudinale avant 56 est solidaire de la coupelle avant 108
et est rappelée élastiquement vers l'arrière par le ressort de rappel 110 qui prend
appui d'une part sur la coupelle 108 et d'autre part sur la paroi intérieure de la
partie avant 72.
[0066] D'une façon analogue, la tige longitudinale arrière 112 est solidaire du côté avant
de coupelle 114 fixée à l'avant de la paroi mobile arrière 94, et est susceptible
de traverser la cloison transversale fixe 89 par l'orifice 91 en déformant localement
le diaphragme souple 93. La tige longitudinale arrière 112 est elle aussi mobile entre
une position étendue avant, qui correspond à l'ouverture de la soupape 42 de décharge
de turbine et dans laquelle elle est susceptible d'appuyer sur la paroi mobile avant
92 en traversant l'orifice 91, et une position rétractée arrière, qui correspond à
la fermeture de la soupape 42 de décharge de turbine et dans laquelle la tige longitudinale
arrière ne traverse pas l'orifice 91.
[0067] Par ailleurs, la tige longitudinale arrière 112 est rappelée élastiquement vers l'arrière
par un ressort de rappel 111 qui prend appui d'une part sur la coupelle 114 et d'autre
part sur la cloison transversale 89 de la partie intermédiaire 74.
[0068] Similairement à l'état antérieur de la technique qui a été décrit précédemment, l'électrovanne
pneumatique 60 est susceptible de définir plusieurs modes de fonctionnement du dispositif
de commande 14, en distribuant différentes pressions aux entrées de pression 62 et
64 du boîtier 58.
[0069] La figure 5 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant
à un mode de fonctionnement chargé de la turbine 18. Cette configuration correspond
à une utilisation en suralimentation du moteur 12 précédemment décrit à la figure
1. Dans ce cas la pression atmosphérique P
a règne dans les chambres avant 104 et arrière 106. Les deux parois mobiles avant 104
et arrière 106 occupent une position reculée de repos et les deux tiges longitudinales
avant 56 et arrière 112 occupent la position rétractée arrière. La soupape de décharge
42 décrite à la figure 1 est par conséquent fermée et tous les gaz d'échappement sont
dirigés vers la turbine 18 du turbocompresseur 16.
[0070] La figure 6 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant
à un troisième mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18. Cette configuration
correspond à une utilisation suralimentée du moteur 12, pour laquelle il est nécessaire
d'interrompre l'entraînement du turbocompresseur 16, par exemple lorsque le moteur
tourne à haut régime, et que la pression importante des gaz d'échappement risquerait
de causer une détérioration des aubes et des paliers de la turbine 18. Dans ce cas,
la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit
est la surpression P
sur, due à la rotation du compresseur 22 du turbocompresseur 16. Les moyens de commande
(non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite à
la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la surpression P
sur et la pression atmosphérique P
a aux entrées 62 et 64.
[0071] Par suite, la surpression P
sur et la pression atmosphérique P
a règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106.
Par ailleurs, la pression atmosphérique P
a règne dans la portion de partie arrière 76 comprise entre la paroi mobile arrière
94 et l'extrémité arrière 88, du fait de la communication entre cette portion et l'atmosphère
par l'intermédiaire de l'entrée 63. D'une manière analogue, la pression atmosphérique
P
a règne dans la portion de partie avant 72 comprise entre la paroi mobile 92 et l'extrémité
avant 88, du fait de la communication entre cette portion et l'atmosphère par l'intermédiaire
du perçage 79.
[0072] La différence de pression entre la chambre avant 104 et la portion de partie avant
72 située à l'avant de la paroi mobile avant 92 provoque le déplacement de la paroi
mobile avant 92 vers l'avant. Par suite, la coupelle avant 108 et la tige longitudinale
avant 56 se déplacent vers l'avant à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110.
Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal
vers l'arrière de la queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence
d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit
d'échappement 26. La décharge de la turbine 18 permet avantageusement de ralentir
le régime de rotation du turbocompresseur 16. Le sens des déplacements de la tige
longitudinale avant 56 et de la soupape 42 est indiqué par les flèches.
[0073] D'une manière analogue, la figure 7 illustre un fonctionnement du dispositif de commande
14 correspondant à un quatrième mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18 précédemment
décrite. Cette configuration correspond à une utilisation atmosphérique du moteur
12, pour laquelle il n'est pas souhaitable d'entraîner le turbocompresseur 16, par
exemple lorsque le moteur tourne au ralenti ou à faible régime. Dans ce cas, la pression
régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit est la dépression
P
dep, due à l'aspiration des gaz d'admission par les cylindres du moteur 12. Les moyens
de commande (non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment
décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la pression atmosphérique
P
a et la dépression P
dep aux entrées 62 et 64. Par suite la pression atmosphérique P
a et la dépression P
dep règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106.
La différence de pression entre la chambres arrière 104 et la portion de partie arrière
76 située à l'arrière de la paroi mobile arrière 94 provoque le déplacement de la
paroi mobile arrière 94 vers l'avant à l'encontre de l'effort de rappel du ressort
111. Par suite, la coupelle arrière 114 entraîne vers l'avant la tige longitudinale
arrière 112 qui déforme le diaphragme souple 93, qui traverse l'orifice 91, et qui
appuie sur la paroi mobile avant 92, laquelle entraîne simultanément vers l'avant
la coupelle avant 108 et la tige longitudinale avant 56 à l'encontre de l'effort de
rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1,
un déplacement longitudinal vers l'arrière de la queue 43 soupape 42 de décharge de
turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements
directement vers le conduit d'échappement 26. Le sens des déplacements de la tige
longitudinale avant 56 et de la soupape 42 est indiqué par les flèches.
[0074] Avantageusement, les moyens de commande (non représentés) assurent comme dans l'état
antérieur de la technique, le passage d'un mode de fonctionnement déchargé à l'autre.
[0075] En effet, dans le cas d'une accélération ou d'une décélération brutale du moteur
12, il est nécessaire que l'électrovanne pneumatique puisse établir dans les chambres
avant 104 et arrière 106 les pressions adéquates. En fonction des valeurs de la raideur
des ressorts 110 et 111 et de la rigidité des parois mobiles 92, 94, et du diaphragme
souple 93, le dispositif 14 peut réagir plus ou moins rapidement. Pour plus de sûreté,
et de façon non limitative de l'invention, on peut prévoir que les moyens de commande
commandent à l'électrovanne pneumatique de repasser par le mode de fonctionnement
chargé de la turbine, qu'il s'agisse d'une transition du premier mode de fonctionnement
déchargé de la turbine vers le deuxième, ou du deuxième vers le premier. Avantageusement,
le passage par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, correspondant à l'établissement
de la pression atmosphérique simultanément dans les deux chambres avant 104 et arrière
106 permet d'éviter qu'à un moment quelconque il n'existe une surpression P
sur d'un côté du diaphragme souple 93, et une dépression P
dep de l'autre côté, ce qui risquerait d'endommager le diaphragme souple 93.
[0076] Le dispositif 14 permet donc avantageusement de commander le fonctionnement d'un
turbocompresseur 16, y compris pour de faibles régimes de rotation du moteur 12.
1. Aufladevorrichtung (10) eines Verbrennungsmotors (12) eines Automobilfahrzeugs, welche
aufweist eine Steuereinrichtung (14) für ein Auslassventil (42) eines Ausstoßes von
Abgasen, welche zu dem Turbinenrad (18) eines Turbokompressors (16) des Motors (12)
geleitet werden von der Art, in welcher die Steuervorrichtung (14) ein Druckgehäuse
(58) aufweist, wobei es ein vorderes Teil (72) aufweist, das mit einem vorderen Ende
(78) ausgestattet ist, und einem hinteren Teil (76), das mit einem hinteren Ende (88)
ausgestattet ist, in dessen Innerem zwei transversale, bewegliche Wände, eine vordere
(92) und eine hintere (94), aneinander gereiht sind, welche in dem Gehäuse (58) eine
vordere Druckkammer (104) und hintere Druckkammer (106) longitudinal begrenzen, welche
fähig sind, unterschiedlichen Drücken ausgesetzt zu sein, insbesondere dem atmosphärischen
Druck (Pa), einem Überdruck (Psur) oder einem Unterdruck (Pdep) eines Ansaugkrümmers
(24) des Motors (12) von dem Typ, in welchem eine vordere Seite der beweglichen, transversalen
vorderen Wand (92) eine longitudinale Steuerstange (56) aufweist, welche fähig ist,
eine zurückgezogene Position und eine ausgestreckte Position einzunehmen, in welcher
sie die Öffnung des Ventils (42) hervorruft, welches zum Turbinenauslass (18) gehört
und von dem Typ, in welchem die hintere, transversale, bewegliche Wand (94) eine vordere
Seite aufweist, welche mit einer zweiten longitudinalen Stange (112) zusammenwirkt,
wobei die zwei Stangen unterschiedlich und von dem Typ sind, in welchem die zweite
longitudinale Stange (112) fähig ist, von einer zurückgezogenen Position in eine ausgestreckte
Position in Richtung nach vorne in Kontakt mit der hinteren Seite der beweglichen,
transversalen, vorderen Wand (92) zu kommen, um diese in Richtung ihrer ausgestreckten
Position einer Öffnung des Ventils (42) eines Turbinenauslasses (18) zu belasten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vordere Druckkammer (104) der Steuereinrichtung (14) an der Vorderseite durch
die bewegliche, transversale, vordere Wand (92) begrenzt ist und an der Hinterseite
durch eine transversale, starre Zwischenwand (89), welche longitudinal in dem Gehäuse
(58) zwischen den zwei beweglichen, transversalen Wänden (92, 94) zwischengeschaltet
ist, dadurch, dass die hintere Druckkammer (106) an der Vorderseite durch die transversale,
starre Zwischenwand (89) begrenzt ist und an der Hinterseite durch die bewegliche,
transversale, hintere Wand (94), wobei die starre Zwischenwand (89) eine Öffnung (91)
aufweist, durch welche die zweite longitudinale Stange (112) fähig ist, in einer dichten
Weise zu gleiten, wobei der atmosphärische Druck in einem Abschnitt des Gehäuses (58)
herrscht, der zwischen der beweglichen, vorderen Wand (92) und seinem vorderen Ende
(78) und in einem Abschnitt des Gehäuses (58), der zwischen der beweglichen, hinteren
Wand (94) und dem hinteren Ende (88) enthalten ist, herrscht.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite longitudinale Stange (112) der Steuereinrichtung (14) in Richtung ihrer
ausgestreckten Position belastet ist, wenn der Druck, welchem die hintere Druckkammer
(106) ausgesetzt ist, niedriger als diejenigen ist, welchen die anderen Teile des
Gehäuses (58) ausgesetzt sind.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem entladenen Funktionsmodus der Turbine (18) die vordere Druckkammer (104)
und die hintere Druckkammer (106) der Steuereinrichtung (14) jeweils dem Überdruck
(Psur) des Ansaugkrümmers (24) und dem atmosphärischen Druck (Pa) ausgesetzt sind, wobei die erste longitudinale Stange (56) in Richtung ihrer ausgestreckten
Position durch die transversale, bewegliche, vordere Wand (92) belastet ist.
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem entladenen Funktionsmodus der Turbine (18) die vordere Druckkammer (104)
und die hintere Druckkammer (106) der Steuereinrichtung (14) jeweils dem atmosphärischen
Druck (Pa) und dem Unterdruck (Pdep) des Ansaugkrümmers (24) ausgesetzt sind, wobei die zweite longitudinale Stange (112)
in ihrer ausgestreckten Position durch die transversale, bewegliche, hintere Wand
(94) belastet ist, um in Abstützung an die transversale, bewegliche, vordere Wand
(92) zu kommen und die erste longitudinale Stange (56) in Richtung ihrer ausgestreckten
Position zu belasten.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem aufgeladenen Funktionsmodus der Turbine (18) die vordere Druckkammer (104)
und die hintere Druckkammer (106) der Steuereinrichtung (14a) dem atmosphärischen
Druck (Pa) ausgesetzt sind, wobei die zwei Stangen eine zurückgezogene Position einnehmen.