FR2474591A1

FR2474591A1 - Systeme de suralimentation pour un moteur a combustion interne, et procede de regulation d'un tel systeme

Info

Publication number: FR2474591A1
Application number: FR8101208A
Authority: FR
Inventors: Dieter Hirt; Gunter Maisch
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1981-07-31
Also published as: DK21381A; JPS56110521A; DE3002701A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE SURALIMENTATION POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, NOTAMMENT UN MOTEUR A ALLUMAGE SPONTANE, EQUIPE D'UN TURBOCOMPRESSEUR A GAZ D'ECHAPPEMENT. LE SYSTEME EST CARACTERISE EN CE QUE LES ELEMENTS DE REGULATION ET DE COMMANDE 57 A 63, 71 A 77; 23, 25, 26, 31, 32, 35, 36 DES MECANISMES 21, 22, 24, 27, 30, 33, 34 DU SYSTEME DE SURALIMENTATION SONT RELIES A UN ORDINATEUR ELECTRONIQUE 37 PROPRE AU SYSTEME, QUI AGIT, EN TRAITANT UN GRAND NOMBRE DE PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT, DU PROCESSUS DE COMBUSTION ET DU PROCESSUS D'ALIMENTATION, FOURNIS PAR DES ELEMENTS DE CONTROLE 85 A 87, 89 A 101 ET MEMORISES DANS LEDIT ORDINATEUR, A L'AIDE DES DONNEES DEFINIES DANS UN PROGRAMME, AUTOMATIQUEMENT SUR LES ELEMENTS DE REGULATION OU DE COMMANDE DU SYSTEME DE SURALIMENTATION, EN CE QUE TOUS LES PARAMETRES DU PROCESSUS DE SURALIMENTATION SONT ADAPTES DE FACON OPTIMALE, DANS TOUTES LES DIFFERENTES CONDITIONS DE CHARGE DU MOTEUR A COMBUSTION INTERNE 1, A SES FACTEURS DE FONCTIONNEMENT, ET EN CE QUE, A CET EFFET, LES MECANISMES PRECITES 21, 22, 24, 27, 30, 33, 34 DU SYSTEME DE SURALIMENTATION PEUVENT ETRE AMENES, AVEC UNE COORDINATION RELATIVE PRECISE, DANS DES POSITIONS FONCTIONNELLES CORRESPONDANTES. APPLICATION AU DOMAINE AUTOMOBILE.

Description

La présente invention concerne un système de suralimentation pour un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à allumage spontané, qui est relié par l'intermédiaire de tuyaux d'air de suralimentation et de gaz d'échappement à un turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappemcnt, le système comportant plusieurs mécanismes pouvant etre amenés dans des positions fonctionnelles des terminées par des ordres donnes par des éléments de réglage et de commande, de manière à influencer les facteurs de déroulement d'un processus de suralimentation tout en étant adaptés aux différentes conditions de charge du moteur ; l'invention concerne également un procédé de régulation du processus de suralimentation dans un systeme de suralimentation d'un moteur à combustion interne relié par l'intermédiaire de tuyaux d'air de suralimentation et de gaz d'échappement à un turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement, notamment pour un moteur à allumage spontane.

L'augmentation croissante de puissance des moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs à allumage spontane, par une suralimentation plus importante a nécessité que soient prises des mesures permettant d'améliorer leur comportement dans les différents domaines de charge, en particulier en charge partielle. A cet égard, on a particulièrement cherché à réduire la consommation de carburant et l'émission de substances nocives et également d'améliorer l'accélération et la caractéristique de couple des moteurs.Cela nécessite une adaptation particulière du systeme de suralimentation au comportement désiré du moteur en marche. Comme moyens connus à cet égard, on peut citer l'étranglement sur le tuyau d'air de suralimentation du coté du compresseur, la décharge de gaz d'échappement ou d'air de suralimentation du côté de la turbine ou du compresseur ou bien la manoeuvre d'un mécanisme directeur dans
1 turbine du turbocompresseur de suralimentation à gaz
rtcX ppenlellt du sXsteme de suralimentation.

Par le passe, il n'a pas été possible
d'appliquer de façon optimale lesdites mesures, du fait qu'on ne disposait pas de dispositifs appropriés de commande et de régulation qui soient peu coûteux. Les dispositifs-connus de commande et de régulation ont été utilisés jusqu'à maintenant, complètement indépendamment l'un de l'autre, et on les a également fait fonctionner dans la plupart des cas, seulement dans deux positions limites (à savoir marche/arrêt), c' est-à-dire sans positions intermédiaires.

L'invention a en conséquence pour but d'associer à un système de suralimentation du type défini ci-dessus une commande de processus d'alimentation qui soit en mesure, en se plaçant du point de vue de l'optimisation des conditions de marche du moteur, de faire intervenir de façon coordonnée des paramètres de régulation, agissant dans plusieurs circuits, sur différents mécanismes du système de suralimentation.

Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un système de suralimentation du type défini ci-dessus et qui se caractérise en ce que les éléments de régulation ou de commande des mécanismes précités du système de suralimentation sont reliés à un ordinateur électronique propre au système, qui agit, en traitant un grand nombre de paramètres de fonctionnement, du processus de combustion et du processus d'alimentation, fournis par des éléments de contrôle et mémorisés dans ledit ordinareur, à l'aide des données définies dans un programme, automatiquement sur les éléments de régulation ou de commande du système de suralimentation, en ce que tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale, dans toutes les différentes conditions de charge du moteur à combustion interne, à ses facteurs de fonctionnement, et en ce que, à cet effet, les mécanismes précités du système de suralimentation peuvent être amenés, avec une coordination relative précise, dans des positions fonctionnelles correspondantes, ainsi qu > à l'aide d'un procédé de régulation du processus de suralimentation du type défini ci-dessus et qui se caractérise en ce qu'on mémorise dans un ordinateur électronique propre au système de suralimentation, un grand nombre de paramètres différents de fonctionnement, du processus de combustion et du processus d'alimentation, qui sont obtenus de façon continue à l'aide d'éléments de contrôle correspondants, en ce qu'on les traite dans l'ordinateur à l'aide de données incluses dans un programme de manière à produire des ordres, qui sont exactement coordonnés les uns par rapport aux autres et qui sont appliqués à des éléments de régulation et de commande, à l'aide desquels les facteurs de fonctionnement des mécanismes influençant le processus de suralimentation sont amenés dans des conditions de fonctionnement telles que tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale à toutes les différentes conditions de charge du moteur à combustion interne et aux facteurs de fonctionnement correspondants.

En utilisant, conformément à la présente invention, un ordinateur électronique propre au système de suralimentation, il est possible de commander d'une façon exactement coordonnée et de contrôler l'ensemble du processus d'alimentation. En outre il est possible, à l'aide de l'ordinateur électronique,de contrôler également des parties fortement sollicitées du système de suralimentation et d'indiquer des dérives incorrectesdesdites parties.Par l'utilisation d'un ordinateur électronique, il est possible de remplir les fonctions de commande suivantes, notamment une adaptation du processus de suralimentation aux conditions de fonctionnement régnant ou imposées dans le moteur par réglage du mécanisme directeur de la turbine, par décharge de gaz d'échappement en amont de la turbine du turbocompresseur de suralimentation, par étranglement exercé en amont du compresseur du turbocompresseur, par commande de pré-turbulence, par décharge d'air en aval du compresseur du turbocompresseur et par régulation du refroidissement d'air de suralimentation.En outre, grace à la commande par ordinateur, il est possible d'améliorer les processus de démarrage dans le système d'alimentation, à savoir par commande d'un entraînement auxiliaire du turbocompresseur ou bien par commande d'une soufflante auxiliaire d'alimentation avec tiroir-obturateur. Lors du contrôle par ordinateur des composants du système d'alimentation qui sont fortement sollicités, on contrôle ceux-ci en ce qui concerne l'influence de la température, des vibrations, de l'usure et d'actions semblables.En service, conformément à la présente invention, on mémorise dans l'ordinateur électronique faisant partie du système de suralimentation un grand nombre de paramètre différents de fonctionnement, de processus de combustion et de processus de-suralimentation, qui sont déterminés de façon .continue par des éléments de contrôle correspondants et, à l'aide de données qui ont été programmées, en particulier en fonction de plages de valeurs caractéristiques de fonctionnement unidimensionnelles et pluridimensionnelles qui ont été programmées, on opere de manière que des ordres bien définis les uns par rapport aux autres soient donnés à des éléments de régulation et de commande qui sont reliés au système, et à l'aide desquels les mécanismes influençant les facteurs de déroulement du processus de suralimentation sont amenés, avec une coordination relative précise, dans des conditions de marche od tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale à toutes les conditions différentes de charge du moteur et par conséquent aux facteurs de fonctionnement correspondants.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront.mis en évidence dans la suite-de la description, donnée à titre d'exemple -non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un système de suralimentation d'un moteur à combustion interne.

La figure 2 représente un second exemple de réalisation d'un système de suralimentation d'un moteur à combustion interne.

Dans les deux exemples de réalisation, des composants identiques ont été désignés sur les dessins par les mêmes références numériques.

Sur les dessins, on a de signé par 1 un moteur à combustion interne, dans ce cas un moteur à allumage spontané à trois cylindres, et par 2 un turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement, dans ce cas un turbocompresseur à un seul étage Bien qu'on n'ait representé sur les dessins qu'un turbocompresseur à un étage, il va de soi que l'invention n' est pas limitée à cette structure, et qu'elle est aussi applicable à des turbocompresseurs à plusieurs étages.

Les cylindres du moteur 1, qui ont été désignes par 3, 4 et 5, sont reliés par l'intermédiaire de tuyaux d'édmission 6, 7 et 8 à un tuyau d'air de suralimentation 9 et également par l'intermédiaire de tuyaux d'échappement 10, 11, 12 à un tuyau collecteur de gaz d'échappement 13. Le tuyau d'air de suralimentation 9 est relié à la sortie d'un compresseur 14 faisant partie du turbocompresseur à gaz d'échappement 2, alors que le tuyau collecteur de gaz d'échappement 13 est par contre relié à la turbine 15 dudit turbocompresseur. Les roues à aubes non représentées, du compresseur 14 et de la turbine 15 sont reliées rigidement entre elles par l'intermédiaire d'un arbre 16, qui est monté en rotation dans des paliers 17, 18.Ces paliers sont lubrifiés et, comme indiqué par les flèches, ils sont reliés à une alimentation en huile de lubrification. L'entree d'air d'alimentation du compresseur 14 est reliee à un canal d'aspiration d'air d'alimentation 19 pourvu d'un amortisseur de bruit 20. I1 est en outre prévu en amont du compresseur 14 du turbocompresseur 2 une soufflante auxiliaire d'alimentation 21, dont la sortie est reliée au canal d'aspiration d'air d'alimentation 19 Dans ce canal, il est en outre prévu, directement en amont de l'entrée du compresseur 14, un papillon d'étranglement 22, fonctionnant en régulateur de turbulence, et relié à un moteur de manoeuvre 23 par lequel il est réglable de manière à servir d'une part à l'étranglement de l'air d'alimentation aspire et d'autre part à la commande de turbulence. Dans le canal d'aspiration d'air d'alimentation 19; il est en outre prévu un tiroir-obturateur 24 mobile longitudinalement et qui, lorsque la soufflante auxiliaire d'alimentation 21 est en marche, sert à couper le trajet de l'air d'alimentation qui relie l'amortisseur de bruit 20 au canal d'aspiration d'air d'alimentation 19, en étant accouplé à un moteur de manoeuvre 25 et en étant déplaçable par celui-ci.

En variante à la soufflante auxiliaire d'alimentation 21, on peut utiliser, comme entraînement auxiliaire du turbocompresseur, un moteur électrique à vitesse variable, qui peut être accouplé directement à l'arbre 16 du turbocompresseur 2 et à l'aide duquel, en cas de besoin, le turbocompresseur 2 peut être entraîné en vue d'obtenirun débit suffisant d'air de suralimentation, en particulier dans la plage inférieure de charge du moteur à combustion interne 1. Un autre moteur de manoeuvre 26 est associé à une soupape de décharge motorisée 27; qui est branchée dans le tuyau dgair de suralimentation 9 entre la sortie du compresseur 14 et un refroidisseur d'air de suralimentation 28.Le refroidisseur d'air de suralimentation 28 est parcouru par un réfrigérant,qui circule dans un circuit de refroidissement 29. Dans ce circuit de refroidissement 29, il est prévu, en considérant le sens d'écoulement, en amont du refroidisseur d'air de suralimentation 28, un organe de réglage du débit de réfrigérant 30, qui est accouplé à un moteur de manoeuvre 31 par lequel il est réglable, et qui sert à faire varier le débitde réfrigérant parcourant le refroidisseur d'air de suralimentation 28. Un autre moteur de manoeuvre 32 sert à actionner un mécanisme directeur réglable 33 disposé dans la turbine 15 du turbocompresseur 2, et qui agit à son tour, d'une manière connue, pour modifier entre autres les conditions d'écoulement des gaz d'échappement introduits dans la turbine 15.Dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement 13, il est en outre prévu, en amont de la turbine 15 du turbocompresseur, une autre soupape de décharge 34, qui est également accouplée à un moteur de manoeuvre 35 par lequel elle est manoeuvrable.

Enfin, un autre moteur électrique, à savoir un moteur 36 à vitesse variable, sert à entraîner la soufflante auxiliaire d'alimentation 21 et est accouplé à celle-ci.

La soufflante auxiliaire d'alimentation 21, le papillon d'étranglement du régulateur de turbulence 22, le tiroir-obturateur 24, les deux soupapes de décharge 27 et 34, l'organe de réglage du débit de réfrigérant 3. et le mécanisme directeur réglable 33 constituent des mécanismes, qui peuvent être amenés dans des positions fonctionnelles déterminées par des ordres de régulation et qui agissent ainsi, en les adaptant, sur les facteurs de déroulement d'un processus de suralimentation dans les conditions les plus différentes de charge du moteur à combustion interne. Les moteurs de manoeuvre ou d'entraînement 23, 25, 26, 31, 32, 35 et 36 représentent ainsi des éléments de commande, qui convertissent des ordres électriques de régulation en mouvements mécaniques de manoeuvre correspondants des mécanismes auxquels ils sont reliés.

Selon l'invention, il est prévu, pour réaliser une commande exactement coordonnée de tous ces mécanismes du système de suralimentation, un ordinateur électronique 37 commun. Cet ordinateur comporte un microprocesseur 38 pourvu d'unités de mémoire, d'une unité d'entrée 39 de paramètres dans les unités de mémoire, d'une unité d'entrée et de sortie 40 pour dialoguer avec un élé- ment directeur, non représenté, du moteur à combustion interne, et en outre, des postes de signalisation et d'interrogation 41 et 42. L'unité d'entrée 39 est reliée au microprocesseur 38 par l'intermédiaire d'un canal d'entrée de données 43 tandis que l'unité d'entrée/sortie 40 est reliée au microprocesseur 38 par l'intermédiaire d'un canal d'entrée 44 et d'un canal de sortie 45. Les postes de signalisation et d'interrogation 41 et 42 sont respectivement reliés, par l'intermédiaire d'un canal de synchronisation 46, 47 et d'un canal d'interrogation 48, 49, au microprocesseur 38. Ce dernier comporte une série de sorties d'ordres, qui ont été désignées par 50, 5i, 52, 53, 54, 55 et 56 Dans l'exemple de réalisation représenté sur la ficure 1, chacune desdites sorties d'ordres 50 à 56 du microprocesseur 38 est reliée par un canal de commande à une première entrée d'un circuit électrique ou électronique de distribution d'ordres 57, 58, 59, 60, 61, 62 et 63, qui assurent respectivement la commande d'un des moteurs de manoeuvre ou d'entrainem-ent 23, 25, 26, 31, 32, 35 et 36, et qui sont agencés sous la forme de circuits de régulation à contre réaction, ou asservis, comportant un amplificateur de puissance. En outre, chacun des moteurs de manoeuvre ou d'entraînement 23, 25, 2d, 31, 32, 35 et 36 est associé à un élément de contrôle 64, 65, 66, 67, 68, 69 et 70,monté en aval, qui sert à contrôler l'exécution complète d'un ordre de commande donné par l'ordinateur, et qui est relié, par l'intermédiaire d'une boucle de contre réaction, à une seconde entrée du circuit de distribution d'ordres associé au moteur correspondant d'entraînement ou de manoeuvre.Chacun de ces éléments de contrôle 64 à 70 transmet les mouvements de manoeuvre de son moteur d'entraînement ou de manoeuvre, qui a été actionné par un ordre distribué par l'intermédiaire du circuit distributeur associé, par l'intermédiaire de la boucle de contre réaction au circuit de distribution d'ordres associé, dans lequel le signal de manoeuvre ainsi renvoyé est comparé au signal d'ordre prédéterminé par l'ordinateur, jusqu'à ce qu'il s'établisse une colncidence entre les deux signaux.Lorsqu'une telle coïncidence est établie, le circuit de distribution d'ordres associé 57 à 63 fournit au moteur associé de manoeuvre ou d'entraînement un ordre d'arrêt, de sorte que celui-ci est immobilisé dans la position de service qu'il occupe momentanément, et, par conséquent, le mécanisme actionné par le moteur de manoeuvre ou d'entraînement 21, 22, 24, 27, 30, 32 et 33 conserve également une position fonction nelle déterminee, qu'il a atteint en fonction des réglages ou des manoeuvres motorisés qui ont été effectués pré cédemment.

On a représenté sur la figure 2 une variante à cette solution décrite ci-dessus, pour laquelle l'exécution d'ordres de commande qui sont fournis par l'or- dinateur est contrôlée par des circuits et éléments externes de distribution d'ordres et de contrôle.

Dans cette variante, il est prévu, en amont de chacun des moteurs de manoeuvre ou d'entraînement 23, 25, 26, 31, 32, 35 et 36, et pour chacun des mécanismes enclenchables ou manoeuvrables 21, 22, 24, 27, 30, 33 et 34, un circuit amplificateur de puissance 71, 72, 73, 74, 75, 76 et 77 dont chacun est relié par l'intermédiaire d'un canal de commande à l'une des sorties d'ordres 50 à 56 du microprocesseur 38. En plus d'un de ces circuits amplificateurs de puissance 71 à 77, chacun des moteurs d'entrainement ou de manoeuvre 23, 25, 26, 31, 32, 35 et 36 est associé à un élément de contrôle 78, 79, 80,81, 82, 83 et 84, dont chacun est relié, par l'intermédiaire d'un canal de retour, à une entrée du poste de signalisation et d'interrogation 42.Chacun des éléments de contrôle 78 à 84 sert à contrôler l'exécution complète d'un ordre prédéterminé par l'ordinateur, et par lequel le moteur d'entraînement ou de manoeuvre 23, 25, 26, 31, 32, 35, 36 correspondant est actionné pour l'enclenchement ou la manoeuvre du mécanisme associé 21, 22, 24, 27, 30, 33, 34, chacun des éléments de contrôle 78 à 84 signalant-de façon permanente les mouvements d'enclenchement ou de manoeuvre du moteur d'entraînement ou de manoeuvre associé au poste de signalisation et d'interrogation 42, qui est interrogé en permanence par le microprocesseur 38 pour l'obtention des valeurs numériques de ces mouvements de manoeuvre ; lorsqu'il existe une coïncidence entre le signal de retour représentant la manoeuvre et le signal d'ordre fourni par le microprocesseur 38, le moteur d'entraînement ou de manoeuvre, qui a été active,est maintenu dans la position de service qu'il occupe, et il en résulte que le mécanisme 21, 22, 24, 27, 30, 33, 34 auquel il est accouplé reste également immobilisé dans sa nouvelle position fonctionnelle.

L'ordinateur électronique 37 opère en utilisant des données programmées au préalable dans le microprocesseur 38 ct dans ses mémoires, en particulier en fonction de familles de courbes caractéristiques de fonctionnement de type unidimensionnel et pluridimensionnel qui ont été programmées. Pour adapter de façon optimale tous les paramètres du processus de suralimentation aux facteurs de fonctionnement du moteur 1, dans toutes les différentes conditions de charge, et pour pouvoir amener les mécanismes enclenchables du déplaçables 21, 22, 27,30, 33, 34 du système de suralimentation avec précision, et due façon coordonnée, dans différentes positions fonctionnelles, les paramètres de fonctionnement, de processus de combustion et de processus de suralimentation sont emmagasinés, de façon continue, dans l'ordinateur électronique par un grand nombre d'éléments de contrôle placés aux endroits les plus différents du système de suralimentation et du moteur, et ces paramètres sont traités par ledit ordinateur à l'aide de familles de courbes caractéristiques de fonctionnement qui ont été programmées.L'agencement des éléments de con trôle, qui vont être décrits de façon plus détaillée dans lasuite, est identique dans les deux variantes, de sorte qu'on a adopté les mêmes références numériques pour les désigner sur les deux figures Pour lafourniture des paramètres du processus de combustion, il est prévu au moins les éléments de contrôle suivants - un détecteur 85, placé dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement 13, pour mesurer la température des gaz d'échappement en amont de la turbine 15 du turbocompresseur 2, - un détecteur 86, placé dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement 13, pour mesurer la pression des gaz d'échappement en amont de la turbine 15 du turbocompresseur 2, - une sonde 87,de tout type convenable connu, (par exemple par détection des longueurs d'onde caractéristiques), pour mesurer la composition des gaz d'échappejnent dans le tuyau 88 en aval de la turbine 15 du turbocompresseur 2.

Pour la fourniture des paramètres de fonctionnement du moteur, il est prévu au moins un dispositif de contrôle 89 indiquant le régime de rotation du moteur.

Pour la fourniture des parametres du processus de suralimentation, il est prévu les éléments de contrôle suivants - un détecteur 90 pour déterminer la pression d'air de suralimentation dans le tuyau correspondant 9 entre la sortie du compresseur 14 du turbocompresseur 2 et la soupape de décharge 27 placée en amont du refroidisseur d'air de suralimentation 28, - un détecteur 91 pour déterminer la pression d'air de suralimentation dans le tuyau correspondant 9 en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 28, et - un détecteur 92 pour déterminer la température de l'air de suralimentation dans le tuyau 9 en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 28.

En outre, l'ordinateur électronique effectue également le contrôle du fonctionnement du turbocompresseur de suralimentation en ce qui concerne sa condition correcte de marche, ou des perturbations éventuelles. A cet effet, il est prévu, pour la fourniture des données de fonctionnement du turbocompresseur 2, les éléments de contrôle suivants - un détecteur 93, pour déterminer la vitesse de rotation du turbocompresseur, en vue d'éviter un fonctionnement trop long du turbocompresseur dans des plages critiques de vitesses de rotation, par exemple des plages où les ailettes de turbine ou de compresseur sont fortement sujettes à vibrer, auquel cas la sortie de ces plages critiques de vitesses de rotation est commandée par le programme introduit dans l'ordinateur, -plusieurs détecteurs 94 et 95, pour établir la température de l'huile de lubrification dans les paliers 17, 18 du turbocompresseur 2, - plusieurs détecteurs 96, 97 pour établir la pression d'huile de lubrification dans les paliers 17, 18 du turbocompresseur 2, - plusieurs détecteurs 98, 99, 100 et 101 pour déceler des écarts incorrects par rapport à des conditions normales de composants déterminés du turbocompresseur, par exemple pour déceler des degrés inadmissibles d'usure des paliers 17 ou 18, pour déceler des balourds des roues à ailettes du turbocompresseur, provoqués par un encrassement des ailettes ou leur endommagement mécanique.

Les éléments de contrôle 85, 86, 87, 89 servant à la fourniture des paramètres du processus de combustion et des paramètres de fonctionnement du moteur sont chacun reliés par l'intermédiaire d'un canal de signalisation avec le poste de signalisation et d'interrogation 41, qui est interrogé par le microprocesseur, sous la commande d'un programme, en vue de l'extraction et du traitement des valeurs correspondantes.Les éléments de contrôle servant à la fourniture des paramètres du processus de suralimentation et des paramètres de fonctionnement du turbocompresseur sont par contre reliés chacun par l'interne médiaire d'un canal de signalisation à une entrée du poste de signalisation et d'interrogation 42, qui fait l'objet d'une interrogation par le microprocesseur 38, sous la commande du programme, en vue de l'extraction des données ou valeur correspondante et & leur traitement. A la place des deux postes de signalisation et d'interrogation 41, 42, on pourrait également prévoir un seul poste central d'interrogation, auquel seraient reliés tous les éléments de-contrôle décrits ci-dessus.En outre le microprocesseur 38 peut également communiquer avec d'autres ordinateurs, par exemple, comme indiqué sur les figures 1 et 2, avec l'ordinateur 102, qui assure la commande de l'injection du carburant, en vue de la fourniture ou de la réception d'informations.

Grâce au traitement programmé par le microprocesseur des paramètres de fonctionnement, du processus d'alimentation et du processus de combustion, qui ont été mémorisés dans l'ordinateur, il est possible de commander d'une façon exactement coordonnée l'ensemble du processus de suralimentation et d'assurer son contrôle. En outre, il est également possible, à l'aide de l'ordinateur électronique, de contrôler les parties fortement sollicitées du système de suralimentation et d'indiquer des dérives inadmissibles desdits composants, auquel cas les informations concernant ces contrôles sont trasmises par le microprocesseur, et par l'intermédiaire de l'unité d'entrée/sortie 40, à l'élément directeur, non représenté, et, à partir de celui-ci, aux éléments indicateurs ou instruments correspondants.Grâce au traitement programmé des informations introduites, le microprocesseur peut fournir à ses sorties 50 à 56 des instructions de commande, qui sont appliquées aux éléments de commande et de régulation auxquels il est relié, et à l'aide desquels les mécanismes enclenchables ou manoeuvrables sont actionnés et produisent, à l'intérieur du système de suralimentation, en vue d'influencer le processus d'alimentation, les effets suivants, qui sont exactement adaptés aux conditions de fonctionnement établies ou imposées à l'instant considéré pour le moteur, à savoir - la régulation du refroidissement d'air de suralimentation par une commande correspondante de l'organe de réglage du débit de réfrigérant 30, - une décharge des gaz d'échappement en amont de la turbine 15 du turbocompresseur 2 par une commande correspondante de la soupape de décharge 34, - un étranglement de l'air d'alimentation avec commande de turbulence dans le canal d'air d'alimentation 19 en amont du compresseur 14 du turbocompresseur par une commande correspondante du papillon d'étranglement du régulateur de turbulence 22, - une commande de l'entraînement auxiliaire de turbocompresseur par réglage correspondant de la vitesse de rotation du moteur 36 assurant l'entraînement de la soufflante auxiliaire de turbocompresseur 21, - une commande du tiroir-obturateur 24 en cas de marche de la soufflante auxiliaire du turbocompresseur 21, -- une décharge de l'air de suralimentation en aval du compresseur 14 par une commande correspondante de la soupape de décharge 27, et - une modification des conditions d'écoulement des gaz d'échappement introduits dans la turbine 15 par manoeuvre de l'appareil directeur 33.

Les ordres, qui sont fournis par le microprocesseur pour 11 enclenchement ou la manoeuvre desdits mécanismes, sont en relation précise les uns avec les autres, de sorte que ces mécanismes sont amenés dans des conditions déterminées de fonctionnement, où tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale à toutes les différentes conditions de charge du moteur et aux facteurs de fonctionnement correspondants.Ainsi, à la différence des procédés connus de commandes séparées, qui sont dans la plupart des cas semi-automatiques, il est maintenant possible, à l'aide de l'ordinateur électronique, de commander d'une manière optimale et efficace l'ensemble du processus de suralimentation Les programmes, ainsi que les familles de courbes caractéristiques de fonctionnement de type unidimensionnel et pluridimensionnel, qui sont incorporés aux programmes mémorisés dans les mémoires de l'ordinateur électronique, et qui servent d'éléments opérationnels de principe, sont basés aussi bien sur des connaissances technologiques que sur des resultats d'essais pratiques, et, en outre, sur les propriétés technicoconstructives du moteur à combustion interne qui est relié au système de suralimentation.

Enfin, il est à noter que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et repré sentés. Ainsi, tout en restant dans le cadre de. l'invention, il n'est pas obligatoire que tous les mécanismes 21, 22, 24, 27, 30, 33-, 34, décrits ci-dessus, et qui ont une influence sur les facteurs de déroulement d'un processus de suralimentation, interviennent dans un système de -suralimentation, et il est également possible d'ajouter à. ces mécanismes précités, en cas de besoin, d'autres mecanismes encore, qui seront alors également commandés par l'ordinateur électronique.

Claims

REVENDICATIONS

1.- Système de suralimentation pour un moteur à combustion interne, notamment un moteur à allumage spontané, qui est relié par l'intermédiaire de tuyaux d'air de suralimentation et de gaz d'échappement à un turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement, le système comportant plusieurs mécanismes pouvant être amenés dans des positions fonctionnelles déterminées par des ordres produits par des éléments de réglage et de commande, de manière à influencer les facteurs de déroulement d'un processus de suralimentation en étant adaptés aux différentes conditions de charge du moteur, caractérisé en ce que les éléments de régulation ou de commande (57 à 63, 71 à 77 ; 23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) des mécanismes précités (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) du système de suralimentation sont reliés à un ordinateur électronique (37) propre au système, qui agit, en traitant un grand nombre de paramètres de fonctionnement, du processus de combustion et du processus d'alimentation, fournis par des éléments de contrôle (85 à 87, 89 à 101) et mémorisés dans ledit ordinateur, à l'aide des données définies dans un programme, automatiquement sur les éléments de régulation ou de commande du système de suralimentation, en ce que tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale, dans toutes les différentes conditions de charge du moteur à combustion interne (1), à ses facteurs de fonctionnement, et en ce que, à cet effet, les mécanismes précites (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) du systeme de suralimentation peuvent etre amenés, avec une coordination relative précise, dans des positions fonctionnelles correspondantes.

2.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ordinateur électronique (37) comporte un microprocesseur (38) pourvu de diverses unités de mémoire, unités d'entrée/sortie (39, 40) et postes de signalisation et d'interrogation (ssl, 42) et en ce qu'il opère conformément à des familles de courbes caractéristiques de fonctionnement uni et pluridimensionnelles qui ont été programmées.

3.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mécanismes pouvant être amenés dans des positions fonctionnelles déterminées par des ordres fournis par l'ordinateur électronique (37) à l'aide des éléments de régulation et de commande (57 à 63, 71 à 77 ; 23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) se composent des mécanismes élémentaires suivants -' un appareil directeur (33) réglable et disposé dans une turbine (15) du turbocompresseur à gaz d'échappement (2), - une soupape de décharge (34) branchée dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement (13) aboutissant à la turbine (15) du turbocompresseur (2), - un papillon d'étranglement de régulateur de turbulence (22) qui est prévu dans le canal d'aspiration d'air d'alimentation (19) en amont du compresseur (14) du turbocompresseur (2) pour la commande de la préturbulence de l'air d'alimentation, .-.un tiroir-obturateur (24) branché dans le canal d'aspiration d'air d'alimentation (19) en vue d'obturer le trajet d'écoulement de l'air d'alimentation qui débouche, à partir de l'amortisseur de bruit (20), dans le canal d'aspiration d'air d'alimentation (19), - une soupape de décharge (27) branchée dans le tuyau d'air de suralimentation (9) entre la sortie du compresseur (14) du turbocompresseur (2) et un refroidisseur d'air de suralimentation (28), - un organe de réylage du débit de réfrigérant (30) pour la régulation du débit de réfrigérant passant dans le refroidisseur d'air de suralimentation, et - une soufflante auxiliaire d'alimentation (21) qui peut être branchée dans le canal d'aspiration d'air d'alimentation (19) en amont du compresseur (14) du turbocompresseur (2).

4.- Système de suralimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des mécanismes précités (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) est accouplé à un moteur électrique d'entraînement ou de manoeuvre (23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) et peut être actionné par celui-ci en vue d'un réglage ou d'une manoeuvre.

5.- Système de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun des moteurs d'entraînement ou de manoeuvre (23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) actionnant chacun deys mécanismes précités (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) est relié en amont à un élément de régulation constitué par un circuit électrique ou électronique de distribution d'ordres (57 à 63) comportant un amplificateur de puissance (figure 1).

6.- Système de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun des moteurs d'entrainement ou de manoeuvre (23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) actionnant chacun des mécanismes précités (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) est relié en amont à un élément de régulation constitué par un circuit amplificateur de puissance (71 à 77) (figure 2)

7.- Système de suralilnentation selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque circuit de distribution d'ordres (57 à 63) est relié par une première entrée, par l'intermédiaire dun canal de commande, a une sortie d'ordres (50 à 56) du microprocesseur (38) (figure 1).

8.- Système de suralimentation selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque circuit amplificateur de puissance (71 à 77) est relié, par l'intermédiaire d'un canal de commande, avec une sortie d'ordres (50 à 56) du microprocesseur (38) (figure 2).

9.- Système de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacun des moteurs d'entraînement ou de manoeuvre (23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) actionnant chacun des mécanismes précités (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) est relié en aval à un élément de contrôle (64 à 70); 78 à 84) servant à contrôler l'exécution complète d'un ordre prédéfi.ni par l'ordinateur.

10.- Système de suralimentation selon l'une des revendications 7 et 9, caractérisé en ce que chaque élément de contrôle (64 à 70) est relié, par l'intermédiaire d'une boucle de contre réaction, à une seconde entrée du circuit de distribution d'ordres (57 à 63) associé au moteur d'entraînement ou de manoeuvre correspondant (23, 25, 26, 31, 32, 35, 36) et, dans ledit circuit, le signal de manoeuvre renvoyé à ce circuit est comparé avec le signal d'ordre prédéterminé par l'ordinateur jusqu'à-ce qu'il s'établisse une coïncidence (figure 1).

11.- Système de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 6, 8 et 9, caractérisé en ce que chaque élément de contrôle (78 à 84) est relié par l'intermédiaire d'un canal de retour à une entrée d'un poste de signalisation et d'interrogation (42) qui fait partie de l'ordinateur électronique (37), qui est branché en aval de son microprocesseur (38) et peut être interrogé en permanence par celui-ci (figure 2)

12.- Système de suralimentation selon larevendication 1, caractérisé en ce que, pour la fourniture de paramètres du processus de combustion, il est prévu des éléments de contrôle suivants - un détecteur (85) placé dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement (13) pour mesurer la température des gaz d'échappement en amont de la turbine (15) du turbocompresseur (2), - un détecteur (86) placé dans le tuyau collecteur de gaz d'échappement (13) pour mesurer la pression des gaz d'échappement en amont de la turbine (15) du turbocompresseur (2), et - une sonde (87) pour mesurer la composition des gaz d'échappement dans le tuyau (88) en aval de la turbine (15) du turbocompresseur (2).

13.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la fourniture de paramètres du fonctionnement du moteur, il est prévu au moins un dispositif de contrôle (89) indiquant le régime de rotation du moteur.

14.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la fourniture de paramètres du processus d'alimentation, il est prévu les éléments de contrôle suivants - un détecteur (90) pour déterminer la pression d'air de suralimentation dans le tuyau correspondant (9) entre la sortie du compresseur (14) du turbocompresseur (2) et la soupape de décharge (27) placée en amont du refroidisseur d'air de suralimentation (28), - un détecteur (91) pour déterminer la pression d'air de suralimentation dans le tuyau correspondant (9) en aval du refroidisseur d'air de suralimentation (28), et - un détecteur (92) pour déterminer la température de l'air de suralimentation dans le tuyau (9) en aval du refroidisseur d'air de suralimentation (28).

15.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la fourniture de données de fonctionnement concernant le turbocompresseur à gaz d'échappement, il est prévu les éléments de contrôle suivants - un detecteur (93) pour déterminer la vitesse de rotation du turbocompresseur, - plusieurs détecteurs (94, 95) pour déterminer la température de l'huile de lubrification dans les paliers (17, 18) du turbocompresseur (2), - plusieurs détecteur (96, 97) pour déterminer la pression d'huile de lubrification dans les paliers (17, 18) du turbocompresseur (2), et - plusieurs détecteurs (98 à 101) pour déceler des écarts inadmissibles par rapport à des conditions normales de composants déterminé s du turbocompresseur, par exemple pour déceler des degrés inadmissibles de vibrations, d'usures de paliers, de balourds, d'encrassement d'ailettes ou de défauts semblables.

16.- Système de suralimentation selon l'une (,uelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que chaque élément de contrôle (85 à 101) est relié par l'intermédiaire d'un canal de signalisation à une entrée d'un poste de signalisation et d'interrogation (41, 42), qui fait partie de l'ordinateur électronique (37), qui est branché en amont de son microprocesseur (38) et qui peut être interrogé en permanence par celui-ci.

17.- Système de suralimentation selon la revendication 16, caractérisé en ce que les éléments de contrôle (85 à 101) sont reliés à plusieurs postes dif férents de signalisation et d'interrogation (41, 42) ou bien à un seul poste central d'interrogation.

18.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microprocesseur

(38) de .l'ordinateur électronique peut échanger des informations avec d'autres ordinateurs, par exemple avec un ordinateur (102) de commande d'injection du carburant et il reçoit ou transmet ces informations auxdits ordinateurs.

19.- Système de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour une régulation du processus de suralimentation à l'aide d'un trubocompresseur à un ou plusieurs étages.

20.- Procédé de régulation du processus de suralimentation dans un système de suralimentation d'un moteur à combustion interne relié, par l'intermédiaire de tuaux d'air de suralimentation et de gaz d'échappement à un turbocompresseur à gaz d'échappement, notamment un moteur à allumage spontané, procédé caractérisé en ce qu'on mémorise dans un ordinateur électronique (37), propre au système de suralimentation, un grand nombre de paramètres différents de fonctionnement, du processus de combustion et du processus d'alimentation, qui sont obtenus de façon continue à l'aide d'éléments de contrôle correspondants (85 à 101), en ce qu'on les traite dans l'ordinateur à l'aide de données incluses dans un programme de manière à produire des ordres, qui sont exactement coordonnes les uns par rapports aux autres et qui sont appliqués à des éléments de régulation et de commande

(57 à 63, 71 à 77 ; 23, 25, 26, 31, 32, 35, 36), à l'aide desquels les facteurs de fonctionnement des mécanismes influençant le processus de suralimentation (21, 22, 24, 27, 30, 33, 34) sont amenés dans des conditions de fonctionnement telles que tous les paramètres du processus de suralimentation sont adaptés de façon optimale à toutes les différentes conditions de charge du moteur à combustion interne (1) et aux facteurs de fonctionnement correspondants.