CA1112056A - Methode et dispositif pour ameliorer le fonctionnement d'un moteur equipe d'un turbo- compresseur - Google Patents
Methode et dispositif pour ameliorer le fonctionnement d'un moteur equipe d'un turbo- compresseurInfo
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Méthode et dispositif pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, ayant une admission d'air, et équipé d'une turbine actionnée par les gaz d'échappement, cette turbine entraînant un compresseur d'air capable de délivrer par son orifice de sortie de l'air sous pression, lorsque son orifice d'admission communique avec l'atmosphère, Pendant le fonctionnement du moteur, on repère les conditions opératoires du moteur, et en fonction de ces conditions opératoires, on impose au moteur un mode de fonctionnement choisi parmi un premier et un second modes de fonctionnement. Le premier mode de fonctionnement est obtenu en alimentant le moteur en air sous une pression déterminée, exclusivement à partir d'une source statique, tandis que l'on maintient à une valeur faible le travail de compression produit par le compresseur. Le second mode de fonctionnement du moteur correspond à l'alimentation du moteur en air délivré exclusivement par le compresseur, le passage de l'un à l'autre des modes de fonctionnement étant réalisé aussi rapidement que possible. Pour ce faire, le dispositif comporte une source d'air sous une pression déterminée, un organe distributeur ayant une première position dans laquelle il met en communication ladite source et l'admission d'air du moteur et maintient à une faible valeur le travail de compression produit par le compresseur et une seconde position dans laquelle il met exclusivement en communication l'admission d'air du moteur et l'orifice de sortie du compresseur, et un élément de commande coopérant avec ledit organe distributeur pour obtenir rapidement son passage de l'une à l'autre de ses positions, pour des conditions prététerminées de fonctionnement du moteur.
Description
La presente in~ention concerne les moteurs a combustion interne suralimentés, utilisant un organe compresseur entralné
par une turbine actionnée par les gaz d'echappement. On designe .. :~
par moteur à combustion interne aussi bien les moteurs du type a allumage commande que ceux du type à allumage par compression.
Plus precisement, l'inven-tion propose une methode et ;~
un dispositif permettant d'obtenir un meilleur fonctionnement des moteurs du type indique plus haut, en ameliorant, par .
exemple mais non exclusivement, le pouvoir d'acceleration de ces moteurs (et notamment le pouvoir d'accéleration rapide). ~;
On sait tous les avantages (gain de poids, gain de place, consommation reduite, etc.) qui sont obtenus lorsqu'on substitue à un moteur de cylindree importante, un moteur suralimente de .
cylindrée moindre qui, en régime établi et dès que la vitesse de rotation du moteur atteint une certaine valeur, peut avoir des performances maximales identiques à celles du moteur non surali- .
: menté.
Mais la réponse d'un moteur suralimenté à un ordre ;~
d'accélération n'est pas aussi rapide que celle d'un moteur non ~.
suralimente ayant des performances maximales equivalentes, --l'ecart de performance entre les deux types de moteur etant d'au~
tant plus grand que la cylindrée du moteur suralimente est plus `~ .. .
faible ou que la vitesse de rotation (ou régime de fonc-tionne- -ment du moteur) est plus basse. Cela constitue un inconvenient majeur lorsqu'un moteur suralimenté doit equiper un vehicule automobile pour leque1 on requiert generalement la possibilite d'accelérer rapidement quel que soit le regime de fonctionnement du moteur.
~'objet de l'invention est de proposer une methode et ~ -~
un dispositif ameliorant le fonctionnement des moteurs surali- :
mentes par un turbo-compresseur, en vue de supprimer ou au moins ; r, d'atténuer notablement, certains au moins des inconvénients des ,f - 1 - ~ .
.. . ... . .... . . .. ........ .. .. .. . .. . .. ..
moteurs suralimentés tels qu'ils sont actuellement utilisés.
Conformément à l'objet pr~cité, l'invention revendiquée ici est essentiellement une méthode pour ameliorer le fonctionne-ment d'un moteur à combustion interne equipé d'une turbine actionnee par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur entraîne par cette turbine, compresseur capable de délivrer de l'air sous pression par son orifice de sortie lorsque son orifice d'admission communique avec l'atmosphère; méthode selon laquelle on répère les conditions operatoires du moteur et, en fonction de :
10 . ces conditions operatoires, on impose au moteur un mode de :`
fonctionnement choisi parmi un premier et un second mode de fonc-tionnement; ledit premier mode de fonctionnement etant obtenu en alimentant le moteur en air sous une pression determinée, exclusivement à partir d'une source statique, tandis que l'on maintient à une valeur faible le travail de compression produit par le compresseur, et ledit second mode de fonctionnement du moteur correspondant à l'alimentation du moteur en air délivré
exclusivement par le compresseur; et seIon laquelle l'orifice :
d'admission et l'orifice de sortie du compresseur sont relies entre eux pendant toute la duree du premier mode de fonctionnement.
L'invention de la presente demande revendique egalement un dispositif pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à com-bustion interne equipe d'une turbine actionnee par les gaz d'é-chappement du moteur et d'un compresseur entraine par la turbine, ce compresseur ayant un orifice d'entrée pouvant être reli~ à
l'atmosphère et un orifice de sortie pouvant être relie à l'ad- .
mission d'air du mo-teur; un organe distributeur ayant une première et une seconde position, la première position mettant en communi-cation une source d'air à pression determinee et l'admission du - ::
moteur et maintenant à une faible valeur le travail de compres-sion produit par le compresseur; la seconde position reliant l'admission du moteur exclusivement avec l'orifice de sortie du ~. ~
- la -compresseur; et un élément de commande cooperant avec ledLt ;
. organe distributeur pour obtenir rapidement le passage de l'or-gane distributeur de la première à la seconde position pour des conditions pr~determinées de ~onctionnement du moteur; et dans lequel l'organe distributeur, dans sa première position, relie les orifices d'entxee et de sortie du compresseur. .
L'invention pourra être bien comprise et tous ses j,.
avantages apparaîtront à la lecture de la description des différents modes de réalisation de l'invention illustrés par les figures annexees.où: .
. la figure 1 représente schémati~uement un moteur suralimenté par un turbo-compresseur, équipe du dispositi.f selon l'invention, - - - ----- - ---- - - _ . _ - les figures 2 et 2A illustrent des variantes de la figure 1, - la figure 3 montre de façon plus détaillée un exemple non limitatif de réali-sation de l'organe distributeur et de l'élément de commande, - les figures 3A à 3F montrent le fonctionnement du dispositif, r - la figure 4*schématise un autre exemple de réalisation de l'invention et - les figures 5, 6 et 7 représentent différents modes de réalisation de l'organe distributeur 7.
.~ .''`
La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne 1 comportant une admission d'air 2 reliée au moteur 1, et un échappement 3 des 10 gaz br~lés. -`
Ce moteur peut être du type diésel ou du type à allumage commandé, lladmission d'air étant dans ce cas constituée par l'entrée dlair du carburateurqui n'est pas représenté. -',' ~
La suralimentation du moteur 1 est obtenue par un turbo-compresseur comportant une turbine 4 actionnée par les gaz d'échappement, et qui entralne uncompresseur d'air 5, par exemple du type centrifuge, dont la sortie communique ~;
avec l'admission d'air 2 du moteur par une canalisation 6 qui sera de préférencede longueur aussi faible que possible et de diamètre maximum pour réduire les -pertes de charge dans l'écoulement d'air. ~ -Le fonctionnement d'un mo-teur suralimenté, bien connu de l'homme de ~ ;
l'art, n'est pas rappelé ici.
Il est possible d'améliorer le fonctionnement d'un moteur suralimenté
en effectuant les opérations suivantes, en fonction des valeurs prises par au moins une grandeur mesurée, représentative du fonctionnement du mo-teur :
a) connexion de l'admission d'air du moteur à une source capable de délivrer de l'air sous une pression déterminée qui peut être sensiblement constante~
lorsque la grandeur mesurée prend une première valeur arbitrairement fixée, et maintion du compresseur dans des conditions de fonctionnement telles qu'il ne produise tout au plus qu'une faible énergie de compression, ~ ;
b) alimen-tation dL1 mo-teur exclusivement par le compresseur lnrsque ladite grandeur mesurée a une seconde valeur prédeterminée différente de ladite première valour, cbacune de ces opérations éiant réalisée dans un inter-valle de temps aussi court que possible.
* deuxième planche des dessins Un dispositif pour mettre en oeuvre la méthode selon l'invention est illustré schématiquement sur la figure 1. Il comporte essentiellement un organe distributeur 7, par exemple du type vanne à trois voies et deux posi-tions. Dans le cas représenté cet organe est connecté à l'admission 2, à
l'sntrée du compresseur 5 et à l'admission générale d'air schématisee par un filtre à air 8.
~.
Dans une première position, l'organe 7 met en communication le filtre 3 air 8 et l'admission 2 tandis qu'il obstrue-totalement l'entrée du compres-seur 5. Comme il découle de ce qui précède, la source fournissant de l'air so~s pression déterminée/constante, lorsque l'organe 7 est dans sa première position9 est, dans ce mode de réalisation, constituée par l'atmosphère.
,, Dans une seconde position, l'organe distributeur 7 relie le filtre -b air 3 et l'entrée du compresseur 5 et empêche,simultanément,toute communi-cation entre le filtre à air et l'admission 2. ~-~,'',~ .
Un él~ment de commande 9 actionne l'organe 7 en fonction de la valeur d'au moins une grandeur représentative du fonctionnement du moteur. ~ette grandeur pourra être la position de la commande d'accélération (pédale d'ac-célérateur) ou de tout élément qui lui est associé, tel que tringlerie, papil-lon du carburateur lorsque le motsur est un moteur à allumage commandé. Cette grandeur pourra être aussi le régime du moteur, la vitesse de déplacement de la commande d'accélération, la pression dans la tubulure d'admission du moteur etc. ~;
...r Le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention peut varier sensiblement et l'élément de commande 9 est conSu en conséquence.
' ' . ' ' , :
On indique ci-dessousun premier mode de fonctionnement du dispositif selon l'inventian représenté par la figure 1.
L'orga~e de commande 9 agit en ~onction de la valeur de la grandeur représentative de fonctionnement du moteur en étant, par exemple, associé à la commande d'accélération (pédale d'accélérateur) ou à la tringlerie qui la prolonge.
, . .. . . .
LDrsque la valeur de la grandeur est inférieure à un seuil 51' l'élé- ;
ment de commande 9 maintient l'organe 7 dans sa première position pour laquelle le compresseur 5 ne débite pas, son entrée étant obturée~et pour laquelle l'admis-sion 2 est sn communication avec le filtre 8~ Le moteur fonctionne alors en aspi-ration naturelle. Les auteurs de l'invention ont consta-té que la ~itesse de rota-tion du cnmpresseur 5, qui ne débite pas, s'établit à une ualeur notablement supérieure à celle qu'elle aurait si 1'entrée du compresseur S était restée ou-verte.
.'' `
Lorsque la valeur de la grandeur varie et atteint le seuil 51~ l'élément de commande 9 place rapidement l'organe 7 dans sa deuxieme position pour laquelle le moteur est suralimenté. On constate alors que, grâce au phénomène d'inertie, la vitesse du compresseur n'est tout d'abord pas sensiblement modifiée, ce qui favorise une bonne suralimentation du moteur, cette vitesse augmentant ensuite progressivement comme le régime du moteur. ;
;.
Lorsque la valeur de la grandeur atteint~en variant en sens inverse~un seuil 52~ l'élément de commande 9 place à nouveau l'organe 7 dans sa première position.
.
Pour éviter qu'apparaissent des phénomènes de pompage dans le fpnction-nement du moteur et obtenir une bonne stabilité de fonctionnement, il est préféra-ble que les seuils 51 et S2 soient différents.
De préférence, et bien que cela ne soit pas limitatif, le seuil 51 sera choisi tel qu'il corresponde à un régime moteur voisin de 6û% du régime maximal,sur le rapport le plus long, lorsque le véhicule se déplace sur un terrain plat ou palier.
De meme, l'expérience a montré qu'il est préférable que le passage j ' rapide d'une position à l'autre de l'organe 7 s'effectue en un temps aussi courtque possible, la valeur minimale étant limitée par les caractéristiques mécaniques du dispositif (inertie, etc...~ et la valeur maximale étant limitée au tiers du temps minimum nécessaire à un opérateur pour déplacer la pédale de l'accélérateur ~ -entre les positions extremes qu'elle peut occuper. En général le temps de passage ~ -`
d'une position à l'autre de l'organe 7 sera de l'ordre du dizième de seconde.
La figure 2 représente une première variante du dispositif illustré par la figure 1 selon laquelleldans une première position~l'organe 7 obture la sortie ~;~
du compresseur S et relie simultanément l'admission 2 du moteur au filtre à air 8, tandis que dans sa deuxième position il met en communication la sortie du compres-seur 5 et l'admission 2 du moteur.
Selon une seconde variante de réalisation illustrée par la figure 2A, .
le distributeur 7 est du type à quatre voies et deux positions . D ans la première position,d'une partJ met eln CDmmUniCatiOn le filtre à air 3 et l'admission 2 dumoteur et d'autre part,/relie l'entrée et la sortie du compresseur alors que dans la deuxième position il relie l'entrée du compresseur 5 au filtre à air 8 et la sortie du compresseur à l'admission du moteur.
Selon une variante possible de fonctionnement, l'élément de commande 9 est adapté à maintenir, en régime permanent, l'organs 7 dans la position a~surant la suralimentation du moteur par le compresseur 5, à provoquer le passage de cetorgane dans son autre position correspondant à la connexion de l'admission du moteur 2 au filtre à air 8 lorsque, simultanément, la commande d'accélÉration (pédale d'accélérateur) est déplacée rapidement dans le sens de l'accélération et que le point de fonctionnement du moteur est situé dans une zone prédéterminée, puis à maintenir l'organe 7 dans cette position pendant un intervalle de temps déterminé.
Les modes de réalisation de l'organe distributeur 7 et de l!élément de commande 9 qui lui est associé pourront 8tre divers.
La figure 3 représente schématiquemeni un exemple de réalisation simple, ;~
robuste et peu co~teux de l'organe 7 et de l'élément de commande 9. Dans ce cas particulier on a choisi d'actionner l'organe 7 en fonction de la position de la commande d'accélération (pédale d'accélérateur), le régime de fonctionnement du moteur étant en relation avec la position de la commande d'accélération.
L'organe 7, qui est du type de celui illustré par la figure 1, est composé d'un corps creux 10 en forme de Y ou de T dont les extrémités sont reliées respectivement au filtre à air 8, à l'admission 2 du moteur et à l'entrée du compresseur 5. Un volet 11, placé à l'intérieur du corps 10 et articulé autou-d'un axe fixe 12, peut obturer l'une des branches du corps 10 reliées à l'admis-sion 2 et à l'entrée du compresseur 5. Le déplacement du volet 11 est assuré parun levier de commande 13 dont llextrémité porte un galet 13a qui s'engage dans une rainure 14 pratiquée dans une bague 15 déplacable axialement sur un arbre fixe 16. Dans l'alésage de la bague 15 sont usinées deux rainures 17a, 17b séparées par une butée 18. L'arbre 16 porte un logement radial 19, contenant un ressort taré 19a et une bille 19b qui peut coopérer avec l'une ou l'autre des rainures l7a et 17b.
.. . .. .. .. .
. ~ ~
L'élément de commande 9 comporte également une pièce mobile ou étrier 20 dépla~able en ~onction du déplacement de la commande d'accélération ~pédale d'acc~lérateur). Cette pièce est par exemple solidaire en translation d'une tringlerie)non représentée~associée à la commahde d'accélération. La pièce 20 porte deux flasques 21 et 22 traversés par l'arbre 16 et qui~lors du montage~
sont positionnés de part et d'autre de la bague 15. DE!S ressorts 23 et 24 sont interposés entre les flasques 21, 22 et la bague 15.
. ~, Les figures 3A à 3E illustrent le fonctionnement mécanique de l'en-semble représenté à la figure 3. Pour la clarté des figures seul le volet 11, son axe d'a~ticulation t2, son levier de commande 13 et l'élément de commande 9 ont été représentés.
La figure 3A représente la position des différents éléments lors-qu'~ucune action n'est exercée sur la commande d'accélération (pédale d'accé-lérateur). Le volet 11 est dans la position correspondant à celle schématisée en trait continu sur la figure 3. Le réglage de l'ensemble est tel que le ressort 24 exerce sur la bague 15 un effort supérieur à celui produit par le ressort 23.L'sffort résultant F supporté par la bague a pour valeur ¦ Fo¦ = ¦ k212 - k111 - k1 et k2 étant respectivement les raideurs des ressorts 23 et 24 et 11 et 12 les longueurs sur lesquelles les ressorts on-t été comprimés. r ', - '.`'', "'.
L'effort F dirigé vers la droite de la ~igure 3A est transmis au levier 13 qui maintient le clapet dans sa position représentée en trait con-tinu sur la figure 3. Dans cette position, la bille 19b pénètre dans la rainure 17a en prenant appui contre la butée 180 : :
Dans ces conditions, qui correspondent aux faibles régimes de fonc- -tionnement du moteur, l'admission 2 communiqus avec le filtre à air 8, autre-ment dit le moteur fonctionne en aspiration naturelle.
.
, .
:
, ~' :: : : : . ~ : : : . :
Lorsqu'on agit sur la pédalE de l'accélérateur pour obtenir une augmentation du régime du moteur, l'étrier 20 se déplace vers la gauche de la figure 3A d'une valeur correspondante x. La ~orce résultante exercés sur la bagus 15 par les ressorts 23 et 24 diminus, s'annule, puis croît en changeant ds ssns sans provoquer le basculement du volet 11. Après un déplacement xl la force résultante appliquée à la bague 20 atteint la valeur Fl (Fig. 3~) pour laquelle le ressort 19a, a été taré. - ~
' :', "
~ cet instant (Fig. 3C), sous l'action de la force F1 la bague 15 s8 déplace bru-squement vers la gauche de la figure d'une quantité x2, la 10 bills 19b se logeant dans la rainure 17b. Cela provoque le basculement du `~
volet 11 dans la deuxième position, représentés en trait intsrrompu sur la figurs 3, pour laquelle l'entrée du compresseur 5 communique avec le filtre ~ air 8. A partir de cette position de l'étrier 20 qui correspond au seuil 51 du régime de ~onctionnement du moteur, on obtient la suralimentation du moteur par le compresseur 5. Dans cette nouvelle position, la force résul-tante appliquée à la bague 15 par les ressort~ 23 et 24 est telle que cette bague ne peut revenir dans sa première position. Un déplacement supplémentaire de la pièce 20 vers la gauche de la figure 3C provoque une compression supplé- ~ `
mentaire du ressort 23 qui maintient le volet 11 dans sa position représentée -en trait interrompu sur la fig~!re 3.
Lorsqu'on relâche l'accélérateur la pièce 2D est déplacée vers la droite de la figure et le régime de fonctionnement du moteur decroît. Ce mou~
vement diminue la compression du ressort 23 et augmente celle du ressort 24.
La pi~ce 2D atteint~ en se déplaçant vers la droite de la figure, la position représentée sur la .igure 3C sans provoquer le basculement du volet 11. Un déplacement supplémentaire X3 (Fig. 3D) augmente jusqu'a la valeur F2 la résul-tante des forces appliquées à la bague 15.
., -A cet instant la bague 15 bascule brusquement pour revenir dans sapremière position (Fig. 3E). A partir de cette position de l'étrier 20 qui correspond à un seuil 52 de fonctiannement, le moteur 1 fonctionne 3 nouveau en aspiration naturelle.
~ .
~omme on peut le voir sur les figures 3A à 3E, le basculement de la ~ ;`
bague 15 d'une position à l'autre peut être obtenu pour des positions diffé-rentes de la place 20 sulvant que l'on accélère ou que l'on décélère.
.~ ' ~' .
, ., . ~ ,~
Par exemple, en utilisant des ress4rts 23 et 24 de mêmes caractéristi-ques ~raideurs k~ etc...) et en désisnant par xO la différence (l2 ~ l1), la valeur de la force Fo peut s'écrire ¦ Fo¦ = ¦ k xo¦
Si de plus le ressort 19a est taré pour que F~ - FO.et si le dépla-cement de la bague 15 s'effectue sur une longueur x2 = 0,5xo , on constate que la valeur x1 = xO et que x3 = 0~5xo-Dans ces conditions le déplacement de la bague 15 pendant les pério-des d'accélération (Fig. 3~-3C) se déclenche lorsque la pièce 20 est à une distance x1 = xO de sa position dlorigine représentée sur la figure 3A, alors que le retour de la bague 15 à sa position initiale (FigO 3D - 3E) s'amorce lorsque l'étrier 20 est à une distance x4= 0,5xOde sa position d'origine.`
. '~, Les courbes de la figure 3F montrent le déplacement x de l'étrier 20 ;~
en fonction du temps, ce déplacement s'effectuant entre le polnt A et le point lorsqu'on agit sur la commande d'accélération (pédale d'accélérateur) pour augmenter le régime du moteur et du point B vers le point A lorsqu'on cbsse toute action sur la commande d'accélération.
:
La courbe I en trait continu correspond au mouvement le plus rapide que l'on pPut imposer à l'étrier 20 en agissant brusquement sur l'accéléra-Z0 teur. La courbe II en trait interrompu correspond à un mouvement continu maisplus lent de l'étrier 20 .;
En comparant les deux courbes, qui ont 3 l'instant to la meme ori-gine Ao~ on peut voir que l'étrier 20 atteint les points C1, ou C2, corres-pondant au point C tel que AC = x1 (Fig. 3D) aux instants t , ou t . Si l'on désigne par l5t le temps mis par le volet pour basculer complètement, ~ -autrement dit le temps nécessaire pour que la bague passe de la position représent~e sur la figure 3~ à celle illustrée sur la figure 3C, on peut voir ;
que dans le CaS de la courbe I le basculement du clapet est totalement terminé
pour le point D1 correspondant au déplacemeni AD de l'étrier 20, tandis que dans le cas de la courbe II ce déplacement est égal à AE, tel que AE C AD.
' 8 ~ ;;
Par contre, lors d'une décélération, le basculement du volet 11 d8bute aux points F1 et f2 rsspectivement, c'est-à-dire lorsque l'étrier 2û
est àl une distance X4 = AF de sa position d'origine.
Le temps de basculement ~ t étant lié au mode de réalisation de .
l'organe 7 et de l'élément de commande 9,. on choisit de préférence et pour éviter des à-coups dans le fonctionnement du moteur la position de l'étrier 2û
pour laquelle commence le basculement du volet 11, de telle sorte que ce bas-culement soit totalement terminé avant que l'étrier 20 ait parcouru son dépla-cement maximal quelle que soit sa vitesse de déplacement~ ce qui peut etre traduit par la formule mathématique suivante AD ~ A~.
j .. ~ r~
La figure 5 montre un mode préféré de réalisation du distributeur 7 ;-qui est ici constitué d'un corps 29 dans lequel ont été ménagés deux alésages cylindriques 3û et 31 dont les axes sont parallèles. Perpendiculairement à ces .~ -axes le corps 29 du distributeur est traversé par une tige de commande 32 pou-vant tourner autour de son axe et maintenue en place par exemple par des cir- :
clips 33. Deux papillons d'obturation 34 e-t 35, placés dans les alésages 30 et 31, sont solidaires de la tige 32. Ces papillons ont des formes complémentai-res de celles des conduits dans lesquels ils sont placés et sont disposés dans deux plans sensiblement perpendiculaires. Ainsi, dans la position de la .tige 32 .~ :
représentée sur la figure 5 le papillon 35 obture quasi totalement l'alésage 31 alors que le papillon 34 libère totalement le passage de l'alésags 30. Ilne rotation d'environ 90D de la tige 32 place le papillon 34 dans sa position d'obturation de l'alésage 30 et le papillon 35 libère totalement l'alésage 31. ;
Un premier orifice de chacun des alésages 30 et 31 est relié au filtre à air a par une tubulure 36, le second orifice de l'alésage 30 étant relié par une tubulure 37 à lladmission 2 du moteur et le second orifics de ltalésage 31 com-muniquant par une tubulure 38 avec l'entrée du compresseur 5, lorsque le dis-tributeur est placé comme indiqué sur la figure 1.
.
Dans le cas où le distributeur est placé comme indiqué sur la figure 2, la canalisation 36 communiquera non plus avec le filtre à air 8, mais avPc l'ad-mission 2 du moteur, la canalisation 37 étant alors connectée au filtre à air 8 et la canalisation 33 à la sortie du compresseur.
La tige de commande 32 est, par exemple, liée en rotation avec le levier 13 dont l'extrémité 13a s'engage dans la rainure 14 de la bague mobile 15 représenté sur la figure 3.
La figure 6 représente un autre mode de réalisation du distributeur 7 3 trois voies et deux positions comportant un corps tubulaire 39. Le corps est relié par une canalisation 42 au filtre ~ air 8, à l'admission 2 du moteur par une tubulure 43 et à llentrée du ~cmp~esseur 5 par une tNbulure ~4. Un barillet 40Jdans lequel est ménagé un conduit 41J est placé dans l'alésage du corps 39 et a une première position (représentée en traits continus sur la figure 6) dans laquelle le conduit 41 met en communication les tubulures 42 -et 43 et une seconde position (représentée en traits interrompus) qui fait communiquer les tubulures 42 et 44. ;;
La figure 7 représente un élément distributeur 7 du même type que `;
celui de la f_gure 6, adapté ~ réaliser la connexion de l'entrée et de la sortie du compresseur dans l'une des positions du barillet 40 qui possède à
cette fin un second conduit 46 reliant la tubulure 44 à une tubulure 45 connec~ e `
tée à la sortie du compresseur 5.
: .: ,-;
La figure 4 montre schématiquement un autre exemple de réalisation ~
de l'invention Fonctionnant selon la variante indiquée précédemment. i ',!, :
L'organe distributeur 7 est constitué par une électrovanne à trois voi~s st deux positions, ayant une première posi~ion, représentée sur la ";,!,~
figu-e a, pour laquelle le filtre à air o communique avec l'entrée du compres- ~;
seur S et une seconde position dans laquelle le filtre à air communique exclu-sivement et directement avec l'admission 2 du moteur. Cette vanne est comman-d~e par une motorisation électrique 7a actionnée par l'élément de commande ` ~-désigné dans son ensemble par la référence 9. Cet élément de commande comporte un détecteur 25 capable de délivrer un signal lorsque, d'une part, le dépla- ~;
cement de la cnmmande dlaccélération 28 (pédale dlaccélérateur) est e-Ffectuée avec une vitesse au moins égale à une valeur prédéterminée et lorsque, d'autre part, le déplacement correspond à une commande dlaccélération du moteur 1.
.,.:
Un exemple simple, peu co~teux et robuste de réalisation du détecteur 25 est schématisé sur la figure 4. Ce détect~ur est constitué par un bobinage électrique à l'intérieur duquel peut se déplacer un noyau magnétique solidaire -~ -en mouvement de la tringlerie 2~a associée à la commande d'accélération 28.
::
~ e plus, un organe de controle 27 associé à un interrupteur 26 ualide l'action du détecteur 25 en permettant la transmissian à la motor~sation 7a du signal produit par le détecteur 25 uniquement lorsque le déplacement de la ::
~'.
~`
'~.' ' ,~ .
commande d'zccélération n'a pas atteint une valeur correspondant au seuil 51 indiqué precédemment.
..,:.
Le ~onctionnement du dispositif est simple : tant que la vitesse de dsplacemsnt v de la commande d'accélération 28 n'atteint pas une valeur vO
prédéterminée qui correspond à un ordre d~acc~lération rapide; le détecteur 25 ns délivre aucun signal. Pour une valeur égale ou supérieure à vO le détecteur Z5 produit un signal qui ne peut être transmis à la motorisatiun 7a qu'après sa validation par l'organe de contrôle 27. Lorsque simultanément à la produc-tion du signal par le détecteur 25, la validation de ce signal est affectuéet `
10 l'organe de contrôle 27 maintient l'interrupteur 26 dans sa position de ferme- -ture permettant la transmission du signal à la motorisation 7a. Cette dernière ~ -actionne la vanne pour la placer dans sa deuxième position. Un élément tem-porisé (non représenté), éventuellement réglable, maintient la vanne dans sa deuxième position pendant un intervalle de temps ~ t puis replace automati-quement la vanne dans sa première position.
'~ ' ' L'organe de contrôle 27 peut être du type "détecteur de position".
DanR le cas particulier d'un moteur à allumage commandé,l'organe de contrôle 27 peut atre constitué par une capsule manométrique qui est soumise b la pression de llentrée 2 du moteur et qui ouvre l'interrupteur 26 unique-ment lorsque cette pression est au moins égale à une valeur choisie, inférieurela pression atmosphérique.
,. :
~ien entendu, des modifications pourront être apportées sans pour ~`
autant sortir du cadre de la présents invention. Par exemple dans une de ses positions l'organe 7 pourra connecter l'admission 2~non pas directement au filtre à air 81mais à un accumulateur dlair sous prsssion,charge à une pression supérieure à la pression atmosphérique, la charge de cet accumulateur pouvant 8tre obtenue par un éLément approprié actionné par exemple par le moteur 1 ou ou un de ses accessoires (bat-terie, dynamo, alternateur, etc...) à des mome~ts où le moteur n'est pas utilisé au maximum de ses performances 3~ L'organe 7 pourra également être constitué par une vanne du type barillet rotatif, ou encore par une vanne du type ~ tiroir déplac~able sous l'action d'un vérin soumis à la pression d'un fluide.
' : `:
Le détecteur composant l~élément de commande 9 pourra ~tre de tout . typs connu autre que csux représentés à titrs indicati~ sur lq9 figures : on - pourra par exemple utiliser un detecteur du type compte-tours électronique, atc...
. ;
On peut également utiliser un élément de commande compnrtant un détecteur du type capsule manométrique qui actionnE l~organe 7 en fonction de la pression dans la tubulure d~admission du moteur, ce mode de réalisation étant plus particulièrement réservé au cas d~un moteur à allumage commandé, ..
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12 ~
par une turbine actionnée par les gaz d'echappement. On designe .. :~
par moteur à combustion interne aussi bien les moteurs du type a allumage commande que ceux du type à allumage par compression.
Plus precisement, l'inven-tion propose une methode et ;~
un dispositif permettant d'obtenir un meilleur fonctionnement des moteurs du type indique plus haut, en ameliorant, par .
exemple mais non exclusivement, le pouvoir d'acceleration de ces moteurs (et notamment le pouvoir d'accéleration rapide). ~;
On sait tous les avantages (gain de poids, gain de place, consommation reduite, etc.) qui sont obtenus lorsqu'on substitue à un moteur de cylindree importante, un moteur suralimente de .
cylindrée moindre qui, en régime établi et dès que la vitesse de rotation du moteur atteint une certaine valeur, peut avoir des performances maximales identiques à celles du moteur non surali- .
: menté.
Mais la réponse d'un moteur suralimenté à un ordre ;~
d'accélération n'est pas aussi rapide que celle d'un moteur non ~.
suralimente ayant des performances maximales equivalentes, --l'ecart de performance entre les deux types de moteur etant d'au~
tant plus grand que la cylindrée du moteur suralimente est plus `~ .. .
faible ou que la vitesse de rotation (ou régime de fonc-tionne- -ment du moteur) est plus basse. Cela constitue un inconvenient majeur lorsqu'un moteur suralimenté doit equiper un vehicule automobile pour leque1 on requiert generalement la possibilite d'accelérer rapidement quel que soit le regime de fonctionnement du moteur.
~'objet de l'invention est de proposer une methode et ~ -~
un dispositif ameliorant le fonctionnement des moteurs surali- :
mentes par un turbo-compresseur, en vue de supprimer ou au moins ; r, d'atténuer notablement, certains au moins des inconvénients des ,f - 1 - ~ .
.. . ... . .... . . .. ........ .. .. .. . .. . .. ..
moteurs suralimentés tels qu'ils sont actuellement utilisés.
Conformément à l'objet pr~cité, l'invention revendiquée ici est essentiellement une méthode pour ameliorer le fonctionne-ment d'un moteur à combustion interne equipé d'une turbine actionnee par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur entraîne par cette turbine, compresseur capable de délivrer de l'air sous pression par son orifice de sortie lorsque son orifice d'admission communique avec l'atmosphère; méthode selon laquelle on répère les conditions operatoires du moteur et, en fonction de :
10 . ces conditions operatoires, on impose au moteur un mode de :`
fonctionnement choisi parmi un premier et un second mode de fonc-tionnement; ledit premier mode de fonctionnement etant obtenu en alimentant le moteur en air sous une pression determinée, exclusivement à partir d'une source statique, tandis que l'on maintient à une valeur faible le travail de compression produit par le compresseur, et ledit second mode de fonctionnement du moteur correspondant à l'alimentation du moteur en air délivré
exclusivement par le compresseur; et seIon laquelle l'orifice :
d'admission et l'orifice de sortie du compresseur sont relies entre eux pendant toute la duree du premier mode de fonctionnement.
L'invention de la presente demande revendique egalement un dispositif pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à com-bustion interne equipe d'une turbine actionnee par les gaz d'é-chappement du moteur et d'un compresseur entraine par la turbine, ce compresseur ayant un orifice d'entrée pouvant être reli~ à
l'atmosphère et un orifice de sortie pouvant être relie à l'ad- .
mission d'air du mo-teur; un organe distributeur ayant une première et une seconde position, la première position mettant en communi-cation une source d'air à pression determinee et l'admission du - ::
moteur et maintenant à une faible valeur le travail de compres-sion produit par le compresseur; la seconde position reliant l'admission du moteur exclusivement avec l'orifice de sortie du ~. ~
- la -compresseur; et un élément de commande cooperant avec ledLt ;
. organe distributeur pour obtenir rapidement le passage de l'or-gane distributeur de la première à la seconde position pour des conditions pr~determinées de ~onctionnement du moteur; et dans lequel l'organe distributeur, dans sa première position, relie les orifices d'entxee et de sortie du compresseur. .
L'invention pourra être bien comprise et tous ses j,.
avantages apparaîtront à la lecture de la description des différents modes de réalisation de l'invention illustrés par les figures annexees.où: .
. la figure 1 représente schémati~uement un moteur suralimenté par un turbo-compresseur, équipe du dispositi.f selon l'invention, - - - ----- - ---- - - _ . _ - les figures 2 et 2A illustrent des variantes de la figure 1, - la figure 3 montre de façon plus détaillée un exemple non limitatif de réali-sation de l'organe distributeur et de l'élément de commande, - les figures 3A à 3F montrent le fonctionnement du dispositif, r - la figure 4*schématise un autre exemple de réalisation de l'invention et - les figures 5, 6 et 7 représentent différents modes de réalisation de l'organe distributeur 7.
.~ .''`
La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne 1 comportant une admission d'air 2 reliée au moteur 1, et un échappement 3 des 10 gaz br~lés. -`
Ce moteur peut être du type diésel ou du type à allumage commandé, lladmission d'air étant dans ce cas constituée par l'entrée dlair du carburateurqui n'est pas représenté. -',' ~
La suralimentation du moteur 1 est obtenue par un turbo-compresseur comportant une turbine 4 actionnée par les gaz d'échappement, et qui entralne uncompresseur d'air 5, par exemple du type centrifuge, dont la sortie communique ~;
avec l'admission d'air 2 du moteur par une canalisation 6 qui sera de préférencede longueur aussi faible que possible et de diamètre maximum pour réduire les -pertes de charge dans l'écoulement d'air. ~ -Le fonctionnement d'un mo-teur suralimenté, bien connu de l'homme de ~ ;
l'art, n'est pas rappelé ici.
Il est possible d'améliorer le fonctionnement d'un moteur suralimenté
en effectuant les opérations suivantes, en fonction des valeurs prises par au moins une grandeur mesurée, représentative du fonctionnement du mo-teur :
a) connexion de l'admission d'air du moteur à une source capable de délivrer de l'air sous une pression déterminée qui peut être sensiblement constante~
lorsque la grandeur mesurée prend une première valeur arbitrairement fixée, et maintion du compresseur dans des conditions de fonctionnement telles qu'il ne produise tout au plus qu'une faible énergie de compression, ~ ;
b) alimen-tation dL1 mo-teur exclusivement par le compresseur lnrsque ladite grandeur mesurée a une seconde valeur prédeterminée différente de ladite première valour, cbacune de ces opérations éiant réalisée dans un inter-valle de temps aussi court que possible.
* deuxième planche des dessins Un dispositif pour mettre en oeuvre la méthode selon l'invention est illustré schématiquement sur la figure 1. Il comporte essentiellement un organe distributeur 7, par exemple du type vanne à trois voies et deux posi-tions. Dans le cas représenté cet organe est connecté à l'admission 2, à
l'sntrée du compresseur 5 et à l'admission générale d'air schématisee par un filtre à air 8.
~.
Dans une première position, l'organe 7 met en communication le filtre 3 air 8 et l'admission 2 tandis qu'il obstrue-totalement l'entrée du compres-seur 5. Comme il découle de ce qui précède, la source fournissant de l'air so~s pression déterminée/constante, lorsque l'organe 7 est dans sa première position9 est, dans ce mode de réalisation, constituée par l'atmosphère.
,, Dans une seconde position, l'organe distributeur 7 relie le filtre -b air 3 et l'entrée du compresseur 5 et empêche,simultanément,toute communi-cation entre le filtre à air et l'admission 2. ~-~,'',~ .
Un él~ment de commande 9 actionne l'organe 7 en fonction de la valeur d'au moins une grandeur représentative du fonctionnement du moteur. ~ette grandeur pourra être la position de la commande d'accélération (pédale d'ac-célérateur) ou de tout élément qui lui est associé, tel que tringlerie, papil-lon du carburateur lorsque le motsur est un moteur à allumage commandé. Cette grandeur pourra être aussi le régime du moteur, la vitesse de déplacement de la commande d'accélération, la pression dans la tubulure d'admission du moteur etc. ~;
...r Le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention peut varier sensiblement et l'élément de commande 9 est conSu en conséquence.
' ' . ' ' , :
On indique ci-dessousun premier mode de fonctionnement du dispositif selon l'inventian représenté par la figure 1.
L'orga~e de commande 9 agit en ~onction de la valeur de la grandeur représentative de fonctionnement du moteur en étant, par exemple, associé à la commande d'accélération (pédale d'accélérateur) ou à la tringlerie qui la prolonge.
, . .. . . .
LDrsque la valeur de la grandeur est inférieure à un seuil 51' l'élé- ;
ment de commande 9 maintient l'organe 7 dans sa première position pour laquelle le compresseur 5 ne débite pas, son entrée étant obturée~et pour laquelle l'admis-sion 2 est sn communication avec le filtre 8~ Le moteur fonctionne alors en aspi-ration naturelle. Les auteurs de l'invention ont consta-té que la ~itesse de rota-tion du cnmpresseur 5, qui ne débite pas, s'établit à une ualeur notablement supérieure à celle qu'elle aurait si 1'entrée du compresseur S était restée ou-verte.
.'' `
Lorsque la valeur de la grandeur varie et atteint le seuil 51~ l'élément de commande 9 place rapidement l'organe 7 dans sa deuxieme position pour laquelle le moteur est suralimenté. On constate alors que, grâce au phénomène d'inertie, la vitesse du compresseur n'est tout d'abord pas sensiblement modifiée, ce qui favorise une bonne suralimentation du moteur, cette vitesse augmentant ensuite progressivement comme le régime du moteur. ;
;.
Lorsque la valeur de la grandeur atteint~en variant en sens inverse~un seuil 52~ l'élément de commande 9 place à nouveau l'organe 7 dans sa première position.
.
Pour éviter qu'apparaissent des phénomènes de pompage dans le fpnction-nement du moteur et obtenir une bonne stabilité de fonctionnement, il est préféra-ble que les seuils 51 et S2 soient différents.
De préférence, et bien que cela ne soit pas limitatif, le seuil 51 sera choisi tel qu'il corresponde à un régime moteur voisin de 6û% du régime maximal,sur le rapport le plus long, lorsque le véhicule se déplace sur un terrain plat ou palier.
De meme, l'expérience a montré qu'il est préférable que le passage j ' rapide d'une position à l'autre de l'organe 7 s'effectue en un temps aussi courtque possible, la valeur minimale étant limitée par les caractéristiques mécaniques du dispositif (inertie, etc...~ et la valeur maximale étant limitée au tiers du temps minimum nécessaire à un opérateur pour déplacer la pédale de l'accélérateur ~ -entre les positions extremes qu'elle peut occuper. En général le temps de passage ~ -`
d'une position à l'autre de l'organe 7 sera de l'ordre du dizième de seconde.
La figure 2 représente une première variante du dispositif illustré par la figure 1 selon laquelleldans une première position~l'organe 7 obture la sortie ~;~
du compresseur S et relie simultanément l'admission 2 du moteur au filtre à air 8, tandis que dans sa deuxième position il met en communication la sortie du compres-seur 5 et l'admission 2 du moteur.
Selon une seconde variante de réalisation illustrée par la figure 2A, .
le distributeur 7 est du type à quatre voies et deux positions . D ans la première position,d'une partJ met eln CDmmUniCatiOn le filtre à air 3 et l'admission 2 dumoteur et d'autre part,/relie l'entrée et la sortie du compresseur alors que dans la deuxième position il relie l'entrée du compresseur 5 au filtre à air 8 et la sortie du compresseur à l'admission du moteur.
Selon une variante possible de fonctionnement, l'élément de commande 9 est adapté à maintenir, en régime permanent, l'organs 7 dans la position a~surant la suralimentation du moteur par le compresseur 5, à provoquer le passage de cetorgane dans son autre position correspondant à la connexion de l'admission du moteur 2 au filtre à air 8 lorsque, simultanément, la commande d'accélÉration (pédale d'accélérateur) est déplacée rapidement dans le sens de l'accélération et que le point de fonctionnement du moteur est situé dans une zone prédéterminée, puis à maintenir l'organe 7 dans cette position pendant un intervalle de temps déterminé.
Les modes de réalisation de l'organe distributeur 7 et de l!élément de commande 9 qui lui est associé pourront 8tre divers.
La figure 3 représente schématiquemeni un exemple de réalisation simple, ;~
robuste et peu co~teux de l'organe 7 et de l'élément de commande 9. Dans ce cas particulier on a choisi d'actionner l'organe 7 en fonction de la position de la commande d'accélération (pédale d'accélérateur), le régime de fonctionnement du moteur étant en relation avec la position de la commande d'accélération.
L'organe 7, qui est du type de celui illustré par la figure 1, est composé d'un corps creux 10 en forme de Y ou de T dont les extrémités sont reliées respectivement au filtre à air 8, à l'admission 2 du moteur et à l'entrée du compresseur 5. Un volet 11, placé à l'intérieur du corps 10 et articulé autou-d'un axe fixe 12, peut obturer l'une des branches du corps 10 reliées à l'admis-sion 2 et à l'entrée du compresseur 5. Le déplacement du volet 11 est assuré parun levier de commande 13 dont llextrémité porte un galet 13a qui s'engage dans une rainure 14 pratiquée dans une bague 15 déplacable axialement sur un arbre fixe 16. Dans l'alésage de la bague 15 sont usinées deux rainures 17a, 17b séparées par une butée 18. L'arbre 16 porte un logement radial 19, contenant un ressort taré 19a et une bille 19b qui peut coopérer avec l'une ou l'autre des rainures l7a et 17b.
.. . .. .. .. .
. ~ ~
L'élément de commande 9 comporte également une pièce mobile ou étrier 20 dépla~able en ~onction du déplacement de la commande d'accélération ~pédale d'acc~lérateur). Cette pièce est par exemple solidaire en translation d'une tringlerie)non représentée~associée à la commahde d'accélération. La pièce 20 porte deux flasques 21 et 22 traversés par l'arbre 16 et qui~lors du montage~
sont positionnés de part et d'autre de la bague 15. DE!S ressorts 23 et 24 sont interposés entre les flasques 21, 22 et la bague 15.
. ~, Les figures 3A à 3E illustrent le fonctionnement mécanique de l'en-semble représenté à la figure 3. Pour la clarté des figures seul le volet 11, son axe d'a~ticulation t2, son levier de commande 13 et l'élément de commande 9 ont été représentés.
La figure 3A représente la position des différents éléments lors-qu'~ucune action n'est exercée sur la commande d'accélération (pédale d'accé-lérateur). Le volet 11 est dans la position correspondant à celle schématisée en trait continu sur la figure 3. Le réglage de l'ensemble est tel que le ressort 24 exerce sur la bague 15 un effort supérieur à celui produit par le ressort 23.L'sffort résultant F supporté par la bague a pour valeur ¦ Fo¦ = ¦ k212 - k111 - k1 et k2 étant respectivement les raideurs des ressorts 23 et 24 et 11 et 12 les longueurs sur lesquelles les ressorts on-t été comprimés. r ', - '.`'', "'.
L'effort F dirigé vers la droite de la ~igure 3A est transmis au levier 13 qui maintient le clapet dans sa position représentée en trait con-tinu sur la figure 3. Dans cette position, la bille 19b pénètre dans la rainure 17a en prenant appui contre la butée 180 : :
Dans ces conditions, qui correspondent aux faibles régimes de fonc- -tionnement du moteur, l'admission 2 communiqus avec le filtre à air 8, autre-ment dit le moteur fonctionne en aspiration naturelle.
.
, .
:
, ~' :: : : : . ~ : : : . :
Lorsqu'on agit sur la pédalE de l'accélérateur pour obtenir une augmentation du régime du moteur, l'étrier 20 se déplace vers la gauche de la figure 3A d'une valeur correspondante x. La ~orce résultante exercés sur la bagus 15 par les ressorts 23 et 24 diminus, s'annule, puis croît en changeant ds ssns sans provoquer le basculement du volet 11. Après un déplacement xl la force résultante appliquée à la bague 20 atteint la valeur Fl (Fig. 3~) pour laquelle le ressort 19a, a été taré. - ~
' :', "
~ cet instant (Fig. 3C), sous l'action de la force F1 la bague 15 s8 déplace bru-squement vers la gauche de la figure d'une quantité x2, la 10 bills 19b se logeant dans la rainure 17b. Cela provoque le basculement du `~
volet 11 dans la deuxième position, représentés en trait intsrrompu sur la figurs 3, pour laquelle l'entrée du compresseur 5 communique avec le filtre ~ air 8. A partir de cette position de l'étrier 20 qui correspond au seuil 51 du régime de ~onctionnement du moteur, on obtient la suralimentation du moteur par le compresseur 5. Dans cette nouvelle position, la force résul-tante appliquée à la bague 15 par les ressort~ 23 et 24 est telle que cette bague ne peut revenir dans sa première position. Un déplacement supplémentaire de la pièce 20 vers la gauche de la figure 3C provoque une compression supplé- ~ `
mentaire du ressort 23 qui maintient le volet 11 dans sa position représentée -en trait interrompu sur la fig~!re 3.
Lorsqu'on relâche l'accélérateur la pièce 2D est déplacée vers la droite de la figure et le régime de fonctionnement du moteur decroît. Ce mou~
vement diminue la compression du ressort 23 et augmente celle du ressort 24.
La pi~ce 2D atteint~ en se déplaçant vers la droite de la figure, la position représentée sur la .igure 3C sans provoquer le basculement du volet 11. Un déplacement supplémentaire X3 (Fig. 3D) augmente jusqu'a la valeur F2 la résul-tante des forces appliquées à la bague 15.
., -A cet instant la bague 15 bascule brusquement pour revenir dans sapremière position (Fig. 3E). A partir de cette position de l'étrier 20 qui correspond à un seuil 52 de fonctiannement, le moteur 1 fonctionne 3 nouveau en aspiration naturelle.
~ .
~omme on peut le voir sur les figures 3A à 3E, le basculement de la ~ ;`
bague 15 d'une position à l'autre peut être obtenu pour des positions diffé-rentes de la place 20 sulvant que l'on accélère ou que l'on décélère.
.~ ' ~' .
, ., . ~ ,~
Par exemple, en utilisant des ress4rts 23 et 24 de mêmes caractéristi-ques ~raideurs k~ etc...) et en désisnant par xO la différence (l2 ~ l1), la valeur de la force Fo peut s'écrire ¦ Fo¦ = ¦ k xo¦
Si de plus le ressort 19a est taré pour que F~ - FO.et si le dépla-cement de la bague 15 s'effectue sur une longueur x2 = 0,5xo , on constate que la valeur x1 = xO et que x3 = 0~5xo-Dans ces conditions le déplacement de la bague 15 pendant les pério-des d'accélération (Fig. 3~-3C) se déclenche lorsque la pièce 20 est à une distance x1 = xO de sa position dlorigine représentée sur la figure 3A, alors que le retour de la bague 15 à sa position initiale (FigO 3D - 3E) s'amorce lorsque l'étrier 20 est à une distance x4= 0,5xOde sa position d'origine.`
. '~, Les courbes de la figure 3F montrent le déplacement x de l'étrier 20 ;~
en fonction du temps, ce déplacement s'effectuant entre le polnt A et le point lorsqu'on agit sur la commande d'accélération (pédale d'accélérateur) pour augmenter le régime du moteur et du point B vers le point A lorsqu'on cbsse toute action sur la commande d'accélération.
:
La courbe I en trait continu correspond au mouvement le plus rapide que l'on pPut imposer à l'étrier 20 en agissant brusquement sur l'accéléra-Z0 teur. La courbe II en trait interrompu correspond à un mouvement continu maisplus lent de l'étrier 20 .;
En comparant les deux courbes, qui ont 3 l'instant to la meme ori-gine Ao~ on peut voir que l'étrier 20 atteint les points C1, ou C2, corres-pondant au point C tel que AC = x1 (Fig. 3D) aux instants t , ou t . Si l'on désigne par l5t le temps mis par le volet pour basculer complètement, ~ -autrement dit le temps nécessaire pour que la bague passe de la position représent~e sur la figure 3~ à celle illustrée sur la figure 3C, on peut voir ;
que dans le CaS de la courbe I le basculement du clapet est totalement terminé
pour le point D1 correspondant au déplacemeni AD de l'étrier 20, tandis que dans le cas de la courbe II ce déplacement est égal à AE, tel que AE C AD.
' 8 ~ ;;
Par contre, lors d'une décélération, le basculement du volet 11 d8bute aux points F1 et f2 rsspectivement, c'est-à-dire lorsque l'étrier 2û
est àl une distance X4 = AF de sa position d'origine.
Le temps de basculement ~ t étant lié au mode de réalisation de .
l'organe 7 et de l'élément de commande 9,. on choisit de préférence et pour éviter des à-coups dans le fonctionnement du moteur la position de l'étrier 2û
pour laquelle commence le basculement du volet 11, de telle sorte que ce bas-culement soit totalement terminé avant que l'étrier 20 ait parcouru son dépla-cement maximal quelle que soit sa vitesse de déplacement~ ce qui peut etre traduit par la formule mathématique suivante AD ~ A~.
j .. ~ r~
La figure 5 montre un mode préféré de réalisation du distributeur 7 ;-qui est ici constitué d'un corps 29 dans lequel ont été ménagés deux alésages cylindriques 3û et 31 dont les axes sont parallèles. Perpendiculairement à ces .~ -axes le corps 29 du distributeur est traversé par une tige de commande 32 pou-vant tourner autour de son axe et maintenue en place par exemple par des cir- :
clips 33. Deux papillons d'obturation 34 e-t 35, placés dans les alésages 30 et 31, sont solidaires de la tige 32. Ces papillons ont des formes complémentai-res de celles des conduits dans lesquels ils sont placés et sont disposés dans deux plans sensiblement perpendiculaires. Ainsi, dans la position de la .tige 32 .~ :
représentée sur la figure 5 le papillon 35 obture quasi totalement l'alésage 31 alors que le papillon 34 libère totalement le passage de l'alésags 30. Ilne rotation d'environ 90D de la tige 32 place le papillon 34 dans sa position d'obturation de l'alésage 30 et le papillon 35 libère totalement l'alésage 31. ;
Un premier orifice de chacun des alésages 30 et 31 est relié au filtre à air a par une tubulure 36, le second orifice de l'alésage 30 étant relié par une tubulure 37 à lladmission 2 du moteur et le second orifics de ltalésage 31 com-muniquant par une tubulure 38 avec l'entrée du compresseur 5, lorsque le dis-tributeur est placé comme indiqué sur la figure 1.
.
Dans le cas où le distributeur est placé comme indiqué sur la figure 2, la canalisation 36 communiquera non plus avec le filtre à air 8, mais avPc l'ad-mission 2 du moteur, la canalisation 37 étant alors connectée au filtre à air 8 et la canalisation 33 à la sortie du compresseur.
La tige de commande 32 est, par exemple, liée en rotation avec le levier 13 dont l'extrémité 13a s'engage dans la rainure 14 de la bague mobile 15 représenté sur la figure 3.
La figure 6 représente un autre mode de réalisation du distributeur 7 3 trois voies et deux positions comportant un corps tubulaire 39. Le corps est relié par une canalisation 42 au filtre ~ air 8, à l'admission 2 du moteur par une tubulure 43 et à llentrée du ~cmp~esseur 5 par une tNbulure ~4. Un barillet 40Jdans lequel est ménagé un conduit 41J est placé dans l'alésage du corps 39 et a une première position (représentée en traits continus sur la figure 6) dans laquelle le conduit 41 met en communication les tubulures 42 -et 43 et une seconde position (représentée en traits interrompus) qui fait communiquer les tubulures 42 et 44. ;;
La figure 7 représente un élément distributeur 7 du même type que `;
celui de la f_gure 6, adapté ~ réaliser la connexion de l'entrée et de la sortie du compresseur dans l'une des positions du barillet 40 qui possède à
cette fin un second conduit 46 reliant la tubulure 44 à une tubulure 45 connec~ e `
tée à la sortie du compresseur 5.
: .: ,-;
La figure 4 montre schématiquement un autre exemple de réalisation ~
de l'invention Fonctionnant selon la variante indiquée précédemment. i ',!, :
L'organe distributeur 7 est constitué par une électrovanne à trois voi~s st deux positions, ayant une première posi~ion, représentée sur la ";,!,~
figu-e a, pour laquelle le filtre à air o communique avec l'entrée du compres- ~;
seur S et une seconde position dans laquelle le filtre à air communique exclu-sivement et directement avec l'admission 2 du moteur. Cette vanne est comman-d~e par une motorisation électrique 7a actionnée par l'élément de commande ` ~-désigné dans son ensemble par la référence 9. Cet élément de commande comporte un détecteur 25 capable de délivrer un signal lorsque, d'une part, le dépla- ~;
cement de la cnmmande dlaccélération 28 (pédale dlaccélérateur) est e-Ffectuée avec une vitesse au moins égale à une valeur prédéterminée et lorsque, d'autre part, le déplacement correspond à une commande dlaccélération du moteur 1.
.,.:
Un exemple simple, peu co~teux et robuste de réalisation du détecteur 25 est schématisé sur la figure 4. Ce détect~ur est constitué par un bobinage électrique à l'intérieur duquel peut se déplacer un noyau magnétique solidaire -~ -en mouvement de la tringlerie 2~a associée à la commande d'accélération 28.
::
~ e plus, un organe de controle 27 associé à un interrupteur 26 ualide l'action du détecteur 25 en permettant la transmissian à la motor~sation 7a du signal produit par le détecteur 25 uniquement lorsque le déplacement de la ::
~'.
~`
'~.' ' ,~ .
commande d'zccélération n'a pas atteint une valeur correspondant au seuil 51 indiqué precédemment.
..,:.
Le ~onctionnement du dispositif est simple : tant que la vitesse de dsplacemsnt v de la commande d'accélération 28 n'atteint pas une valeur vO
prédéterminée qui correspond à un ordre d~acc~lération rapide; le détecteur 25 ns délivre aucun signal. Pour une valeur égale ou supérieure à vO le détecteur Z5 produit un signal qui ne peut être transmis à la motorisatiun 7a qu'après sa validation par l'organe de contrôle 27. Lorsque simultanément à la produc-tion du signal par le détecteur 25, la validation de ce signal est affectuéet `
10 l'organe de contrôle 27 maintient l'interrupteur 26 dans sa position de ferme- -ture permettant la transmission du signal à la motorisation 7a. Cette dernière ~ -actionne la vanne pour la placer dans sa deuxième position. Un élément tem-porisé (non représenté), éventuellement réglable, maintient la vanne dans sa deuxième position pendant un intervalle de temps ~ t puis replace automati-quement la vanne dans sa première position.
'~ ' ' L'organe de contrôle 27 peut être du type "détecteur de position".
DanR le cas particulier d'un moteur à allumage commandé,l'organe de contrôle 27 peut atre constitué par une capsule manométrique qui est soumise b la pression de llentrée 2 du moteur et qui ouvre l'interrupteur 26 unique-ment lorsque cette pression est au moins égale à une valeur choisie, inférieurela pression atmosphérique.
,. :
~ien entendu, des modifications pourront être apportées sans pour ~`
autant sortir du cadre de la présents invention. Par exemple dans une de ses positions l'organe 7 pourra connecter l'admission 2~non pas directement au filtre à air 81mais à un accumulateur dlair sous prsssion,charge à une pression supérieure à la pression atmosphérique, la charge de cet accumulateur pouvant 8tre obtenue par un éLément approprié actionné par exemple par le moteur 1 ou ou un de ses accessoires (bat-terie, dynamo, alternateur, etc...) à des mome~ts où le moteur n'est pas utilisé au maximum de ses performances 3~ L'organe 7 pourra également être constitué par une vanne du type barillet rotatif, ou encore par une vanne du type ~ tiroir déplac~able sous l'action d'un vérin soumis à la pression d'un fluide.
' : `:
Le détecteur composant l~élément de commande 9 pourra ~tre de tout . typs connu autre que csux représentés à titrs indicati~ sur lq9 figures : on - pourra par exemple utiliser un detecteur du type compte-tours électronique, atc...
. ;
On peut également utiliser un élément de commande compnrtant un détecteur du type capsule manométrique qui actionnE l~organe 7 en fonction de la pression dans la tubulure d~admission du moteur, ce mode de réalisation étant plus particulièrement réservé au cas d~un moteur à allumage commandé, ..
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Claims (11)
1. Méthode pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne équipé d'une turbine actionnée par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur entraîné par cette turbine, compresseur capable de délivrer de l'air sous pression par son orifice de sortie lorsque son orifice d'ad-mission communique avec l'atmosphère; méthode selon laquelle on repère les conditions opératoires du moteur et, en fonction de ces conditions opératoires, on impose au moteur un mode de fonctionne-ment choisi parmi un premier et un second mode de fonctionnement;
ledit premier mode de fonctionnement étant obtenu en alimentant le moteur en air sous une pression déterminée, exclusivement à
partir d'une source statique, tandis que l'on maintient à une valeur faible le travail de compression produit par le compres-seur, et ledit second mode de fonctionnement du moteur correspon-dant à l'alimentation du moteur en air délivré exclusivement par le compresseur; et selon laquelle l'orifice d'admission et l'orifice de sortie du compresseur sont reliés entre eux pendant toute la durée du premier mode de fonctionnement.
ledit premier mode de fonctionnement étant obtenu en alimentant le moteur en air sous une pression déterminée, exclusivement à
partir d'une source statique, tandis que l'on maintient à une valeur faible le travail de compression produit par le compres-seur, et ledit second mode de fonctionnement du moteur correspon-dant à l'alimentation du moteur en air délivré exclusivement par le compresseur; et selon laquelle l'orifice d'admission et l'orifice de sortie du compresseur sont reliés entre eux pendant toute la durée du premier mode de fonctionnement.
2. Méthode suivant la revendication 1, selon laquelle on démarre le moteur et on lui impose ledit premier mode de fonctionnement; on provoque le passage dudit premier audit second mode de fonctionnement uniquement lorsque les conditions opéra-toires varient de façon à atteindre des premières conditions prédéterminées; on passe ensuite dudit second audit premier mode de fonctionnement lorsque les conditions opératoires varient en sens inverse de façon à atteindre des secondes conditions prédéterminées; on repère lesdites conditions opératoires en mesurant la valeur d'au moins une grandeur représentative du fonctionnement du moteur, et selon laquelle lesdites premières et secondes conditions opératoires prédéterminées correspondent respectivement à une première et une seconde valeur seuil de ladite grandeur représentative, ces première et deuxième grandeurs seuils étant différentes l'une de l'autre.
3. Méthode suivant la revendication 1, selon laquelle on démarre le moteur et on lui impose ledit second mode de fonctionnement; on provoque successivement le passage dudit second audit premier mode de fonctionnement uniquement lorsque les conditions opératoires atteignent des premières conditions pré-déterminées puis l'on passe dudit premier audit second mode, un intervalle de temps déterminé après le passage de fonctionnement du moteur dudit second audit premier mode de fonctionnement.
4. Méthode suivant la revendication 3, selon laquelle on repère lesdites conditions opératoires en mesurant la valeur d'au moins une grandeur représentative du fonctionnement du moteur, lesdites premières conditions opératoires correspondant à une première valeur seuil prédéterminée de ladite grandeur; selon laquelle ladite grandeur mesurée est la valeur et le sens de la vitesse de déplacement de la commande d'accélération du moteur et selon laquelle aussi on provoque le passage du second au premier mode de fonctionnement quand ladite vitesse de déplacement a atteint en croissant une première valeur prédéterminée en accélé-rant et, simultanément, quand le régime de fonctionnement du moteur est inférieur à un seuil prédéterminé.
5. Dispositif pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne équipe d'une turbine actionnée par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur entraîné par la turbine, ce compresseur ayant un orifice d'entrée pouvant être relie à l'atmosphère et un orifice de sortie pouvant être relie à l'admission d'air du moteur; un organe distributeur ayant une première et une seconde position, la première position mettant en communication une source d'air à pression déterminée et l'admission du moteur et maintenant à une faible valeur le tra-vail de compression produit par le compresseur; la seconde posi-tion reliant l'admission du moteur exclusivement avec l'orifice de sortie du compresseur; et un élément de commande coopérant avec ledit organe distributeur pour obtenir rapidement le passage de l'organe distributeur de la première à la seconde position pour des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur; et dans lequel l'organe distributeur, dans sa première position, relie les orifices d'entrée et de sortie du compresseur.
6. Dispositif suivant la revendication 5, selon lequel ledit élément de commande est adapté à provoquer automati-quement le changement de position dudit organe distributeur en fonction de la valeur prise par au moins une grandeur représenta-tive des conditions de fonctionnement du moteur, ce dernier étant démarré lorsque l'organe distributeur est dans la seconde posi-tion; selon lequel ledit élément de commande comporte un détecteur capable de produire un signal de commande lorsque ladite grandeur prend une valeur déterminée, et que ledit élément de commande provoque le passage de l'organe distributeur de la seconde à la première position lorsqu'apparaît ledit signal de commande; le dispositif ayant en outre un élément temporisateur adapté à pro-voquer le passage de la seconde à la première position après un intervalle de temps déterminé.
7. Dispositif suivant la revendication 6, selon lequel la valeur déterminée de ladite grandeur correspond à une valeur pour laquelle le régime de fonctionnement du moteur atteint en croissant un premier seuil déterminé.
8. Dispositif suivant la revendication 7, selon lequel ledit détecteur est apte à mesurer la vitesse et le sens du déplacement de la commande d'accélération du moteur pour en valider le signal de commande; selon lequel il comporte un élément de validation du signal de commande constitué par un organe d'interruption actionné par un élément sensible, cet organe d'interruption ayant une position de fermeture permettant le transfert du signal de commande du détecteur vers l'organe distributeur et selon lequel ledit élément sensible est adapté
à maintenir l'organe d'interruption dans sa position de fermeture tant que le déplacement de la commande d'accélération du moteur reste plus faible qu'une valeur limite prédéterminée.
à maintenir l'organe d'interruption dans sa position de fermeture tant que le déplacement de la commande d'accélération du moteur reste plus faible qu'une valeur limite prédéterminée.
9. Dispositif suivant la revendication 7, selon lequel le moteur en est un à allumage commande; ledit détecteur est adapté à mesurer la vitesse et le sens du déplacement de la commande d'accélération du moteur; il comporte un élément de validation du signal de commande constitué par un organe d'in-terruption actionné par un élément sensible, cet organe d'in-terruption ayant une position de fermeture permettant le trans-fert du signal de commande du détecteur vers l'organe distribu-teur, et selon lequel ledit élément sensible comporte un détec-teur de pression adapte à maintenir l'organe d'interruption dans sa position de fermeture tant que la pression à l'entrée du moteur est inférieure à une valeur déterminée.
10. Dispositif pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne équipé d'une turbine actionnée par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur entraîné par ladite turbine, compresseur dont l'orifice d'entrée peut être relié à l'atmosphère et dont l'orifice de sortie peut être relie à l'admission d'air du moteur; dispositif comportant en combinai-son un organe distributeur ayant une première et une seconde position, la première position mettant en communication une source d'air à pression déterminée et l'admission du moteur et mainte-nant à une faible valeur le travail de compression produit par le compresseur; la seconde position reliant l'admission du moteur exclusivement avec l'orifice de sortie du compresseur; un élément de commande coopérant avec ledit organe distributeur pour obtenir rapidement le passage de l'organe distributeur de la première à
la seconde position pour des conditions déterminées de fonctionne-ment du moteur; ledit élément de commande étant apte à provoquer automatiquement le changement de position dudit organe distribu-teur en fonction de la valeur prise par au moins une grandeur représentative des conditions de fonctionnement du moteur; ledit élément de commande comportant un détecteur capable de produire un premier signal de commande lorsque ladite grandeur prend une valeur pour laquelle le régime de fonctionnement du moteur atteint, en croissant, un premier seuil déterminé et apte à produire un second signal de commande lorsque ladite grandeur prend une valeur pour laquelle le régime de fonctionnement du moteur atteint, en décroissant, un second seuil déterminé; cet élément de commande provoquant le changement de position dudit organe distributeur de ladite première à ladite seconde position en réaction audit premier signal de commande et provoquant le changement de position dudit organe de distribution de ladite seconde à ladite première position en réaction au second signal de commande; ledit élément de commande comportant en outre une bague mobile le long d'un axe fixe, un étrier déplaçable en fonction du déplacement de la commande d'accélération du moteur, cet étrier ayant deux bras situés de part et d'autre de ladite bague, des ressorts tarés interposés entre chaque bras de l'étrier et ladite bague, et un élément de verrouillage composé d'une bille et d'un ressort taré
placé dans un orifice radial de l'arbre fixe; cette bille prenant place à l'intérieur d'une rainure usinée dans l'alésage de la bague, pour coopérer avec une butée placée dans cette rainure, et solidaire de la bague, l'élément de verrouillage empêchant tout mouvement de la bague tant que la résultante des efforts exercés par les ressorts sur la bague n'atteint pas une valeur de tarage de l'élément de verrouillage.
la seconde position pour des conditions déterminées de fonctionne-ment du moteur; ledit élément de commande étant apte à provoquer automatiquement le changement de position dudit organe distribu-teur en fonction de la valeur prise par au moins une grandeur représentative des conditions de fonctionnement du moteur; ledit élément de commande comportant un détecteur capable de produire un premier signal de commande lorsque ladite grandeur prend une valeur pour laquelle le régime de fonctionnement du moteur atteint, en croissant, un premier seuil déterminé et apte à produire un second signal de commande lorsque ladite grandeur prend une valeur pour laquelle le régime de fonctionnement du moteur atteint, en décroissant, un second seuil déterminé; cet élément de commande provoquant le changement de position dudit organe distributeur de ladite première à ladite seconde position en réaction audit premier signal de commande et provoquant le changement de position dudit organe de distribution de ladite seconde à ladite première position en réaction au second signal de commande; ledit élément de commande comportant en outre une bague mobile le long d'un axe fixe, un étrier déplaçable en fonction du déplacement de la commande d'accélération du moteur, cet étrier ayant deux bras situés de part et d'autre de ladite bague, des ressorts tarés interposés entre chaque bras de l'étrier et ladite bague, et un élément de verrouillage composé d'une bille et d'un ressort taré
placé dans un orifice radial de l'arbre fixe; cette bille prenant place à l'intérieur d'une rainure usinée dans l'alésage de la bague, pour coopérer avec une butée placée dans cette rainure, et solidaire de la bague, l'élément de verrouillage empêchant tout mouvement de la bague tant que la résultante des efforts exercés par les ressorts sur la bague n'atteint pas une valeur de tarage de l'élément de verrouillage.
11. Dispositif suivant la revendication 5, dans lequel l'air à pression déterminée délivré par ladite source est de l'air à la pression atmosphérique, et selon lequel l'or-gane distributeur est composé d'un corps creux ayant trois ori-fices, le premier étant relié à l'orifice d'entrée du compresseur, le second à l'admission du moteur et le troisième communiquant avec l'atmosphère; un volet articulé autour d'un axe fixe du corps creux, ce volet dans une première position obturant com-platement le premier orifice et dans une seconde position obtu-rant complètement le second orifice, et un bras de manoeuvre solidaire dudit volet pour assurer son déplacement, ce bras de`
manoeuvre étant actionné par ledit élément de commande.
manoeuvre étant actionné par ledit élément de commande.
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