FR2537209A1

FR2537209A1 - Turbocharged automobile engine with charging air recycling

Info

Publication number: FR2537209A1
Application number: FR8319285A
Authority: FR
Inventors: Reinhard Hafner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1982-12-04
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1984-06-08
Also published as: DE3244927C2; JPH068612B2; FR2537209B1; JPS59110830A; DE3244927A1

Abstract

The engine includes a turbocharging air recycling line which is used to increase the mass flow rate through the exhaust turbine. The line is controlled by a recycling valve in dependence on the engine load. Recycling is controlled by a valve having two valve elements joined to one another via a narrower spacer. The spacer has a cylindrical centre section and two outwardly curving end sections each terminating in a conical valve seating ring surface. The valve also comprises a transverse partition wall inserted in the recycling line with a central opening having a conical valve seat at either side cooperating with the respective valve seating ring surfaces. The valve is slid axially in opposite directions in response to the charging air pressure. Pref. the recycling valve is activated by an electric servomotor controlled by a microprocessor system.

Description

La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne suralimenté au moyen d'un turbo-compresseur entraîné par les gaz d'échappement et équipé d'un dispositif assurant la commande voulue, en ouverture et en fermeture, d'une conduite de dérivation qui est piquée sur la conduite collectrice d'air-de suralimentation et débouche dans la conduite collectrice de gaz d'échappement, conduite qui, commandée par une soupape de dériva-tion qui y est intercalée, permet de dériver de l'air comprimé pour augmenter le débit massique qui traverse la turbine. The present invention relates to an internal combustion engine supercharged by means of a turbo-compressor driven by the exhaust gases and equipped with a device ensuring the desired control, in opening and closing, of a bypass pipe. which is tapped on the charge-air collector line and opens into the exhaust gas collector line, which line, controlled by a bypass valve which is interposed therein, makes it possible to derive compressed air for increase the mass flow through the turbine.

On connais, par le EU-A1 00 22 584, un moteur à combustion interne suralimenté au moyen d'un turbo-compresseur entrains par les gaz d'échappement et qui présente un dispositif qui ouvre et ferme une conduite de dérivation de la façon voulue. Cette conduite est piquée sur la conduite collectrice d'air de suralimentation et débouche dans la conduite collectrice de gaz d'échappement en amont de la turbine L'ouverture et la fermeture de la conduite de dérivation sont assurées par une soupape de dérivation qui travaille transversalement à la direction axiale de la conduite collectrice d'air de suralimentation et qui coopère avec un siège de soupape ménagé dans la paroi de cette conduite.La soupape de dérivation porte un piston de commande dont la, face avant est attaquée par un ressort de compression qui agit dans le séns de l'ouverture de la soupape. Sur sa face arrière, le piston est sollicité, à l'intérieur d'un boitier de compression qui lui est associé, par un fluide sous pression qui agit dans le sens de la fermeture de la soupape et qui est préparé dans un circuit de commande qui lui est propre. Ce circuit comprend des moyens de commande servant à faire varier la pression qui agit sur le piston de pression précité. En qualité de moyens de commande, on prévoit plusieurs soupapes d'étranglement qui travaillent en fonction de la pression de l'air de suralimentation. Dans une variante (figure 3), deux soupapes d'étranglement sont ré unies en une soupape à double cône dont la tige est reliée rigidement à un piston.Ce piston est à son tour sollicité, sur sa face avant, par la force d'un ressort de compression et, sur sa face arrière, à l'intérieur d'une chambre de pression, par la pression de l'air de suralimentation qui lui est acheminée. Le mode d'action de ce dispositif qui est indiqué dans ce document est le suivant. En présence d'une faible pression de suralimentation, l'un des cônes de la soupape doit arrêter le débit massique du fluide servant de fluide travaillant, de manière que la soupape de dérivation soit fermée et qu'on puisse éviter un recyclage des gaz d'échappement.En réponse à l'accroissement de la charge, ledit premier cône de la soupape doit se soulever de son siège en surmqntant la force du ressort de compression, de sorte que la soupape- de dérivation s'ouvre , ce dernier mouvement. se produit parce que la pression qui agit alors sur son piston de pression est plus faible qu'auparavant. Lorsque la charge continue à croître, l'autre cône de soupape, opposé au premier, étrangle la section de passage de plus en plus, jusqu'à la fermeture totale de cette section, avant qu'on ait atteint la pleine charge, de manière que le flux d'air dérivé soit progressivement étranglé et finalement entièrement interrompu. We know from EU-A1 00 22 584 an internal combustion engine supercharged by means of a turbo-compressor driven by the exhaust gases and which has a device which opens and closes a bypass line in the desired manner . This line is inserted into the charge air collection line and opens into the exhaust gas collection line upstream of the turbine. The opening and closing of the bypass line is ensured by a bypass valve which works transversely. to the axial direction of the charge air collector pipe and which cooperates with a valve seat formed in the wall of this pipe. The bypass valve carries a control piston whose front face is attacked by a compression spring which acts in the sen of the opening of the valve. On its rear face, the piston is stressed, inside a compression unit associated with it, by a pressurized fluid which acts in the direction of closing the valve and which is prepared in a control circuit its own. This circuit includes control means for varying the pressure which acts on the aforementioned pressure piston. As control means, several throttle valves are provided which operate according to the pressure of the charge air. In a variant (FIG. 3), two throttle valves are united into a double cone valve, the rod of which is rigidly connected to a piston. This piston is in turn urged on its front face by the force of a compression spring and, on its rear face, inside a pressure chamber, by the pressure of the charge air which is supplied to it. The mode of action of this device which is indicated in this document is as follows. In the presence of a low boost pressure, one of the valve cones must stop the mass flow of the working fluid, so that the bypass valve is closed and gas recirculation can be avoided. In response to the increase in load, said first cone of the valve must lift from its seat by overcoming the force of the compression spring, so that the bypass valve opens, this last movement. occurs because the pressure which then acts on its pressure piston is lower than before. When the load continues to increase, the other valve cone, opposite the first, throttles the passage section more and more, until the complete closure of this section, before the full load is reached, so that the bypass air flow is gradually throttled and finally completely interrupted.

Cette solution connue exige, d'une part, un fluide de commande qui possède une constance de pression relativement élevée, ce qui exige des moyens de préparation appropriés. D'un autre côté, la solution connue demande, en dehors de la soupape de dérivation proprement dite, une dépense de moyens considérable pour la commande de la soupape. This known solution requires, on the one hand, a control fluid which has a relatively high pressure constancy, which requires suitable preparation means. On the other hand, the known solution requires, apart from the bypass valve itself, a considerable expenditure of resources for the control of the valve.

Un but de l'invention est donc de combiner à un moteur à combustion interne suralimenté par un turbo-compresseur entrarné par les gaz d'échappement du genre défini au début, un dispositif qui permette d'obtenir une commande de la conduite de dérivation, en ouverture et en fermeture, appropriée pour assurer au moteur à combustion interne un comportement de fonctionnement optimal dans tous les intervalles de valeurs de la charge, ce 'disposi- tif devant par ailleurs, se contenter d'une dépense en organes relativement réduite. An object of the invention is therefore to combine with an internal combustion engine supercharged by a turbo-compressor driven by the exhaust gases of the kind defined at the start, a device which makes it possible to obtain control of the bypass pipe, during opening and closing, suitable for ensuring that the internal combustion engine has optimal operating behavior in all ranges of load values, this device having to be satisfied with a relatively reduced expenditure on organs.

Ce problème est résolu, dans le cas d'un moteur à combustion interne, par le fait que la soupape de dérivation est 'composée de deux éléments mobiles de soupape qui sont reliés l'un 9 l'autre par une entretoise de plus petit diamètre, laquelle comprend une partie centrale cylindrique et se raccorde à chacune de ses extrémités, par un profil incurvé, à une surface annulaire de portée de soupape conique, qu'à cette soupape de dérivation, est associée, dans la conduite de dérivation, une cloison disposée transversalement à l'axe de cette conduite, qui présente un perçage traversant et, à chaque extrémité de ce perçage, un siège de soupape conique, associé à une surface annulaire de portée de soupape de ia soupape de dérivation, que cette soupape de dérivation est articulée mécaniquement sur des moyens d'actionnement disposés à l'extérieur de la conduite de dérivation et peut être déplacée en translation axiale alternative par ces moyens, qu'à ces moyens d'actionnement sont associés des moyens de commande qui travaillent en fonction de la pression de l'air de suralimentation ou d'une grandeur réglante qui leur est fournie d'une autre façon, et peuvent agir sur la soupape de dérivation par l'intermédiaire des moyens d'actionnement de telle manière que, pendant le fonctionnement du moiteur, la conduite de dérivation a) soit fermée au régime de ralenti, b) s'ouvre progressivement, jusqu'à sa pleine section de passage depuis le régime de ralenti jusqu'à environ 25 % de la pleine charge et reste ouverte jusqu'à environ 50 % de la pleine charge, c) se ferme progressivement jusqu'à la limite supérieure de l'intervalle moyen de valeurs de la charge - environ jusqu'à 60 % de la pleine charge -, et d) soit fermée dans la région supérieure de l'intervalle de valeurs de charge et reste fermée jusqu'à la pleine charge. This problem is solved, in the case of an internal combustion engine, by the fact that the bypass valve is composed of two movable valve elements which are connected to each other by a spacer of smaller diameter , which comprises a cylindrical central part and is connected at each of its ends, by a curved profile, to an annular surface of conical valve bearing, that with this bypass valve is associated, in the bypass line, a partition arranged transversely to the axis of this pipe, which has a through bore and, at each end of this bore, a conical valve seat, associated with an annular surface of the valve support of the bypass valve, that this bypass valve is mechanically articulated on actuation means arranged outside the bypass pipe and can be moved in alternative axial translation by these means, that with these actuation means are associated m control means which work as a function of the pressure of the charge air or of a regulating quantity which is supplied to them in another way, and can act on the bypass valve by means of the actuation means of in such a way that, during the operation of the damper, the bypass line a) is closed at idle speed, b) opens gradually, until its full cross-section from idle speed up to about 25% full load and remains open up to approximately 50% of full load, c) gradually closes up to the upper limit of the average range of load values - approximately up to 60% of full load - , and d) is closed in the upper region of the load value range and remains closed until full load.

Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin,
la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne suralimenté selon l'invention
la figure 2 est un diagramme sur lequel on peut voir les différentes sections de passage de la conduite -de dérivation sur l'ensemble de l'intervalle des valeurs de charge du moteur ;;
la figure 3 représente de façon très schématique un premier exemple de réalisation d'un dispositif qui assure la commande voulue d'une conduite de dérivation en ouverture et en fermeture
la figure 4 représente de façon très schématique un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif qui assure la commande voulue d'une conduite de dérivation en ouverture et en fermeture
la figure 5 représente de façon très schématique un troisième exemple de réalisation d'un dispositif qui assure la commande voulue d'une conduite de dérivation en ouverture et en fermeture.The figures of the appended drawing, given solely by way of example, will make it easier to understand how the invention can be implemented. On this drawing,
Figure 1 is a schematic representation of a supercharged internal combustion engine according to the invention
Figure 2 is a diagram on which we can see the different sections of passage of the bypass line over the entire range of the engine load values;
Figure 3 very schematically shows a first embodiment of a device which provides the desired control of a bypass pipe in opening and closing
Figure 4 very schematically shows a second embodiment of a device which provides the desired control of a bypass pipe in opening and closing
Figure 5 very schematically shows a third embodiment of a device which provides the desired control of a bypass pipe in opening and closing.

Pour simplifier le dessin, les éléments identiques ou qui se correspondent sur les -différentes figures sont désignés par les mêmes numéros de référence. To simplify the drawing, identical or corresponding elements in the different figures are designated by the same reference numbers.

Sur la figure 1, on a représenté un moteur à com bastion interne 2 suralimenté au moyen d'un turbo-compresseur 1 entraîné par les gaz d'échappement. A la turbine 3 du turbo-compresseur l est raccordée une conduite collectrice de gaz d'échappement 4, dans laquelle débouchent les tubulures d'échappement des différents cylindres. Au compresseur 5 du' turbo-compresseur 1 est raccordée une conduite collectrice d'air de suralimentation 6, dans laquelle est intercalé un refroidisseur d'air de suralimentation 7 et d'où se ramifient les conduites d'admission qui mènent aux différents cylindres.On a indiqué en 8 dans son ensemble une conduite de dérivation qui est pi quée sur la conduite collectrice d'air de suralimentation 6 dans la région située entre le compresseur 5 et le refroidisseur 7 d'air de suralimentation et débouche dans la'conduite collectrice de gaz d'échappement 4 juste en amont de la turbine 3. La conduite de dérivation 8 permet de dériver de l'air comprimé pour augmenter le débit massique traversant la turbine 3, sous la commande d'une soupape de dérivation 9 intercalée dans cette conduite voir figures 3 à 5. FIG. 1 shows an internal combustion engine 2 supercharged by means of a turbo-compressor 1 driven by the exhaust gases. An exhaust gas collecting pipe 4 is connected to the turbine 3 of the turbo-compressor l, into which the exhaust pipes of the various cylinders open. To the compressor 5 of the turbo-compressor 1 is connected a charge air collection pipe 6, in which a charge air cooler 7 is interposed and from which the intake pipes which lead to the various cylinders branch out. A bypass line has been indicated at 8 as a whole which is trapped on the charge air collector line 6 in the region between the compressor 5 and the charge air cooler 7 and opens into the collector line. of exhaust gas 4 just upstream of the turbine 3. The bypass line 8 makes it possible to bypass compressed air to increase the mass flow rate passing through the turbine 3, under the control of a bypass valve 9 interposed in this driving see Figures 3 to 5.

Selon l'invention, la soupape de dérivation 9 est composée deux éléments mobiles 10 et 11 disposés à un certain écartement axial mutuel, qui sont reliés l'un à l'autre par une entretoise de plus petit diamètre. Cette entretoise comprend une partie centrale cylindrique 12 et, à chacune de ses extrémités, elle se raccorde, par un profil incurvé concave 13, 14,à une surface annulaire de portée de soupape conique 15 ou 16. Les deux surfaces de portée de soupapes 15, 16 sont inclinées l'une vers l'autre et, de préférence, chacune en formant un angle de 45" avec l'axe de la soupape de dérivation. Chaque élément mobile 10 ou 11 présente avantageusement sur sa face externe une calotte 17, 18 de forme aérodynamique. According to the invention, the bypass valve 9 is composed of two movable elements 10 and 11 disposed at a certain mutual axial spacing, which are connected to each other by a spacer of smaller diameter. This spacer comprises a cylindrical central part 12 and, at each of its ends, it is connected, by a concave curved profile 13, 14, to an annular surface for the conical valve support 15 or 16. The two valve support surfaces 15 , 16 are inclined towards each other and, preferably, each forming an angle of 45 "with the axis of the bypass valve. Each movable element 10 or 11 advantageously has a cap 17 on its external face, 18 aerodynamically shaped.

Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu, associée à cette soupape de dérivation 9 ainsi conformée, dans la conduite de dérivation 8, une cloison 19 disposée transversalement à l'axe de cette conduite et percée d'un perçage traversant 20 à chacune des extrémités duquel se raccorde un siège de soupape conique, 21 ou 22 respectivement, associé à une surface annulaire de portée de soupape 15, 16 de la soupape de dérivation 9 et adapté à cette dernière surface. According to another characteristic of the invention, there is provided, associated with this bypass valve 9 thus shaped, in the bypass pipe 8, a partition 19 arranged transversely to the axis of this pipe and pierced with a through bore 20 at each end of which is connected a conical valve seat, 21 or 22 respectively, associated with an annular surface of the valve seat 15, 16 of the bypass valve 9 and adapted to this latter surface.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la soupape de dérivation 9 est articulée mécaniquement à des moyens d'actionnement disposés à l'extérieur de la conduite de dérivation 8 et elle se déplace axialement dans les deux sens sous l'action' de ces moyens. Lesdits moyens d'actionnement sont décrits avec plus de précision dans la suite en regard des figures 3 à 5. According to another characteristic of the invention, the bypass valve 9 is mechanically articulated to actuation means disposed outside of the bypass pipe 8 and it moves axially in both directions under the action of these means. Said actuation means are described in greater detail below with reference to FIGS. 3 to 5.

Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des moyens de commande, qui seront également décrits plus bas avec plus de précision en regard des figures 3 à 5, associés aux moyens d'actionnement précités et qui travaillent en fonction de la pression de l'air de suralimentation ou d'une grandeur réglante qui est transmise d'une autre façon.Ces moyens de commande peuvent agir sur la soupape de dérivation 9, par l'intermédiaire des moyens d'actionnement, de telle manière que, pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne 2 et comme on peut le voir sur le diagramme de la figure 2, la conduite de dérivation 8 al soit fermée au ralenti, b) s'ouvre progressivement jusqu'à la pleine section de passage entre le ralenti et environ 25 % de la pleine charge et reste ouverte jusqu'à environ 50 % de la pleine charge, c) se ferme progressivement jusqu'à la limite supérieure de l'intervalle moyen des valeurs de charge - environ 60 % de la pleine charge -, d) soit fermée dans l'intervalle supérieur desvaleurs de la charge et reste fermée jusqu'à la pleine charge. According to another characteristic of the invention, control means are provided, which will also be described below with more precision with regard to FIGS. 3 to 5, associated with the aforementioned actuation means and which work as a function of the pressure charge air or of a controlled quantity which is transmitted in another way. These control means can act on the bypass valve 9, by means of the actuation means, in such a way that, during the operation of the internal combustion engine 2 and as can be seen in the diagram in FIG. 2, the bypass line 8 al is closed at idle speed, b) gradually opens up to the full section of passage between idle speed and about 25% of full load and remains open up to about 50% of full load, c) gradually closes up to the upper limit of the average range of load values - about 60% of full load -, d) is closed in the upper range of load values and remains closed until full load.

Ces conditions de section variable qui doivent être commandées sont représentées sur la figure 2 par la ligne continue 23. La section de passage de la conduite de dérivation 8 est ici constituée par une surface en couronne de cercle qui est limitée, d'une part, par l'entretoise de la soupape de dérivation, qui comprend sa partie centrale 12 et ses profils incurvés 13, 14 et par les surfaces annulaires coniques 15, 16 des sièges de soupape et, d'autre part, par le perçage traversant 20 et les deux sièges de soupapes 21, 22 ménagés dans la cloison 19.La section maximale de passage de la conduite de dérivation 8 est obtenue lorsque la soupape de dérivation 9 se trouve dans une position à peu près symétrique par rapport à la cloison 19, c'est-à-dire lorsque les deux surfaces annulaires de portée de soupapes 15, 16 sont placées à la même distance de leurs sièges de soupapes respectifs 21 et 22. Cette surface en couronne de cercle se rétrécit d'autant plus que l'entretoise engage davantage l'un de ses profils incurvés 13, 14 dans le perçage traversant 20. These variable section conditions which must be controlled are represented in FIG. 2 by the solid line 23. The passage section of the bypass pipe 8 is here constituted by a surface in a circle which is limited, on the one hand, by the spacer of the bypass valve, which includes its central part 12 and its curved profiles 13, 14 and by the conical annular surfaces 15, 16 of the valve seats and, on the other hand, by the through hole 20 and the two valve seats 21, 22 formed in the partition 19. The maximum passage section of the bypass line 8 is obtained when the bypass valve 9 is in a position approximately symmetrical with respect to the partition 19, c ' that is to say when the two annular surfaces for carrying the valves 15, 16 are placed at the same distance from their respective valve seats 21 and 22. This surface in a circle becomes narrower the more the spacer engages more one of its curved profiles 13, 14 in the through hole 20.

Dans le cas de moteurs à combustion interne qu'on doit pouvoir faire travailler dans la zone de surcharge, au moins pendant un temps court - comme, par exemple, dans le cas des machines de propulsion des navires -, il se révèle avantageux de réaliser les moyens de commande ou de les compléter par des moyens de commande additionnels de telle manière que, lorsque le moteur travaille dans la zone de surcharge (júsqu'à environ 120 % de la pleine charge), la conduite de dérivation 8 puisse à nouveau être commandée en ouverture à partir de l'état de fermeture, et à savoir, de telle, manière que la pression de l'air de suralimentation acheminé au moteur dans cette plage de puissance, reste conservée à une valeur au moins approximativement constante. Cette fonction est représentée par la ligne entraits mixtes 24 sur la figure 2. In the case of internal combustion engines which must be able to be operated in the overload zone, at least for a short time - as, for example, in the case of ship propulsion machines - it turns out to be advantageous to carry out the control means or to supplement them with additional control means in such a way that, when the motor is operating in the overload zone (up to about 120% of the full load), the bypass line 8 can again be controlled to open from the closed state, and namely, in such a way that the pressure of the charge air supplied to the engine in this power range remains at a value at least approximately constant. This function is represented by the mixed bar line 24 in FIG. 2.

Selon une caractéristique avantageuse, la région de la conduite de dérivation 8 dans laquelle la soupape de dérivation 9 est agencée est formée de deux coudes de tubes 25 et 26 qui sont fixés par des brides aux autresparties 27, 28 (figure 1) de la conduite 'de dérivation et forment ensemble un coude de tube en U couvrant au moins 1200 et de préférence 1800 et qui présentent chacun, pour leur assemblage, une bride 29 ou 30, la cloison 19 étant serrée entre ces brides 29, 30. Les deux coudes de tubes 25, 26 portent des portées lisses 31, 32 munies de perçages traversants 33, 34 respectivement, alignés l'un sur l'autre et dans lesquels une tige 35 est montée pour coulisser axialement. Cette tige 35 porte la soupape de dérivation 9, qui a déjà été décrite en détail, elle est disposée perpendiculairement à la cloison 9 et coaxialement au perçage traversant 20 et elle est accouplée, à l'extérieur de la conduite de dérivation 8, aux moyens d'actionnement précités, sur lesquels on reviendra de fa çon plus précise dans la suite. Pour éviter les attaques corrosives, la tige 35 est entourée de tubes annelés flexibles 36, 37 à l'intérieur de la conduite de dérivation 8. La soupape de dérivation 9 et la tige 35 forment ensemble un'souS-ensemble de construction qui est composé de plusieurs pièces élémentaires assemblées les unes aux autres par vissage. According to an advantageous characteristic, the region of the bypass line 8 in which the bypass valve 9 is arranged is formed by two bends of tubes 25 and 26 which are fixed by flanges to the other parts 27, 28 (FIG. 1) of the line '' bypass and together form a U-shaped tube bend covering at least 1200 and preferably 1800 and which each have, for their assembly, a flange 29 or 30, the partition 19 being clamped between these flanges 29, 30. The two elbows of tubes 25, 26 carry smooth bearing surfaces 31, 32 provided with through holes 33, 34 respectively, aligned one on the other and in which a rod 35 is mounted to slide axially. This rod 35 carries the bypass valve 9, which has already been described in detail, it is arranged perpendicular to the partition 9 and coaxially with the through hole 20 and it is coupled, outside the bypass line 8, to the means aforementioned actuation, to which we will return more precisely later. To avoid corrosive attacks, the rod 35 is surrounded by flexible corrugated tubes 36, 37 inside the bypass line 8. The bypass valve 9 and the rod 35 together form a orS-construction assembly which is composed of several elementary parts assembled to each other by screwing.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, il est prévu, comme moyens d'actionnement associés à la soupape de dérivation 9, une capsule manomètrique 38 qui est avantageusement fixée à la portée lisse 31. Cette capsule renferme, dans son bottier 39 en deux parties, une membrane roulante .40 qui est serrée entre. les deux parties du bottier dans sa région marginale et qui est fixée, en -s'appuyant par l'intermédiaire d'une plaque depression 41, à une extrémité de la tige 35 qui se pro,lon- ge à l'intérieur de la capsule manomètrique 38, et qui, en combinaison avec les parois du boîtier 39, délimite une chambre de pression de commande 42.A cette capsule manomètrique 38 sont associées1 en qualité de moyens de commande, d'une part, un dispositif d ressort 43 qui attaque l'autre extrémité de la tige 35, située de l'autre côté de la soupape de dérivation 9, et, d'autre part, une conduite de commande 44 qui établit une communication entre une partie de la conduite de dérivation 8 qui est placée en amont de la cloison 9 dans le sens de l'écoulement, et la chambre de pression de commande 42 et qui, de cette façon, sollicite constamment cette chambre avec la pression de l'air de suralimentation qui règne au moment considéré.Le dispositif à ressort 43 est enfermé dans un bottier 45, qui est de préférence fixé à la portée lisse 32 ; il est composé de plusieurs' - deux dans le cas consi déré-- ressorts de compression hélicoidaux 46, 47, calculés en fonction des pressions dgair de suralimentation à traiter, qui sont couplés l'un à 1'autre par l'intermédiaire de douilles de guidage et de liaison 48, 49 d'une configuration spécialement adaptée, et qui agissent sur la tige 35 par l'intermédiaire d'une plaque de pression 50 fixé à une extrémité de cette tige. Le dispositif à ressort 43 peut être réglé en force de compression au moyen d'une vis de réglage 51 qui émerge à l'extérieur du bo- tier 45.A l'aide de ces moyens de commande et de la pression d'air de suralimentation utilisée comme grandeur réglante, on peut commander l'ouverture et la fermeture de la conduite de dérivation 8 conformément à la courbe représentée sur la figure 2 et désignée par la référence 23. Pour pouvoir également commander le fonctionnement conformément à la ligne 24 tracée en traits mixtes sur la figure 2, on prévoit, comme moyens de commande supplémentaires, une source d'air comprimé 52, par exemple, une bouteille d'air de démarrage, une conduite d'air comprimé 54 qui mène de cette source d'air comprimé 52 à la capsule manomètrique 38 et qui, là, est en, communication avec une deuxième chambre de pression 53 située du côté de la membrane roulante 40 qui est à l'opposé de la chambre de pression de commande 42, en outre, un distributeur 55 intercalé dans cette conduite 54 et un dispositif de commande 56 associé à ce distributeur, ce dispositif étant capable de commander l'ouverture de la conduite d'air comprimé 54 en cas de besoin. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, there is provided, as actuating means associated with the bypass valve 9, a pressure capsule 38 which is advantageously fixed to the smooth surface 31. This capsule contains, in its case 39 in two parts, a rolling membrane .40 which is clamped between. the two parts of the shoemaker in its marginal region and which is fixed, by leaning by means of a depression plate 41, to one end of the rod 35 which projects, extends inside the pressure capsule 38, and which, in combination with the walls of the housing 39, defines a control pressure chamber 42. With this pressure capsule 38 are associated1 as control means, on the one hand, a spring device 43 which drives the other end of the rod 35, located on the other side of the bypass valve 9, and, on the other hand, a control line 44 which establishes communication between a part of the bypass line 8 which is placed upstream of the partition 9 in the direction of flow, and the control pressure chamber 42 and which, in this way, constantly urges this chamber with the pressure of the charge air which prevails at the time considered. spring device 43 is enclosed in a case 45, which is preferably e fixed to the smooth bearing 32; it is composed of several '- two in the case considered - helical compression springs 46, 47, calculated as a function of the charge air pressures to be treated, which are coupled to each other by means of sockets guide and connection 48, 49 of a specially adapted configuration, and which act on the rod 35 by means of a pressure plate 50 fixed to one end of this rod. The spring device 43 can be adjusted in compression force by means of an adjustment screw 51 which emerges outside the housing 45. With the aid of these control means and the air pressure of supercharging used as a regulating variable, the opening and closing of the bypass line 8 can be controlled in accordance with the curve shown in FIG. 2 and designated by the reference 23. To also be able to control the operation in accordance with line 24 drawn in dashed lines in Figure 2, there is provided, as additional control means, a source of compressed air 52, for example, a starting air bottle, a compressed air line 54 which leads from this air source compressed 52 to the pressure capsule 38 and which, there, is in communication with a second pressure chamber 53 situated on the side of the rolling membrane 40 which is opposite to the control pressure chamber 42, moreover, a distributor 55 interposed in this cond uite 54 and a control device 56 associated with this distributor, this device being capable of controlling the opening of the compressed air line 54 if necessary.

Le dispositif représenté sur la figure 3 travaille de la façon suivante. Au ralenti du moteur à combustion interne 2, la conduite de dérivation 8 est fermée, la soupape de dérivation 9 étant appuyée par sa surface annulaire de portée de soupape 16 contre le siège de soupape correspondant 22 prévu sur la cloison 19 et restant retenue dans cette position. par le dispositif à ressort 43, ceci jusqu'à ce que le moteur doive être accéléré. The device shown in Figure 3 works as follows. At idle of the internal combustion engine 2, the bypass line 8 is closed, the bypass valve 9 being pressed by its annular valve bearing surface 16 against the corresponding valve seat 22 provided on the partition 19 and remaining retained in this position. by the spring device 43, this until the engine must be accelerated.

Dès que le moteur doit être accéléré au-delà de son régime de ralenti, l'alimentation en combustible est augmentée. Sous cet effet, le débit massique de gaz d'échappement qui peut être envoyé à la turbine 3 et qui traverse cette dernière s'accroit, avec pour résultat que le com presseur refoule une plus grande quantité d'air de suralimentation et comprime également davantage cet air.Cette élévation de la pression de l'air de suralimentation agit directement sur la tige 35, par lBintermédiaire de la conduite de commande 44 et, dans la chambre de pression 42 de la capsule manomètrique 38,, par l'intermédiaire de la membrane roulante et de la plaque de pression 41, de sorte que, à une pression de suralimentation d'environ 10 %, rapportée à la pression de suralimentation régnant à la pleine charge, la force antagoniste du dispositif à ressort 43 est surmontée et que la soupape de dérivation 9 est repoussée (vers la droite dans le plan du dessin).Ce mouvement a pour effet que, lorsque la surface annulaire de portée de soupape 16 et le siège de soupape correspondant 22 se sont écartés, la conduite de dérivation 8 est ouverte sur une petite section et que, de cette façon, déjà une certaine proportion de l'air de suralimentation comprimé peut être renvoyée à la conduite collectrice de gaz d'échappement 4 par l'intermédiaire de la conduite de dérivation 8, de sorté que, à nouveau, le débit massique qui traverse la turbine est augmenté. Ceci a à son tour pour effet que la pression de l'air de suralimentation comprimé s'accroît de plus en plus et que, de cette fa çon, la soupape de dérivation 9 est repoussée encore plus loin et que la conduite de dérivation est ouverte à sa pleine section de passage.Ce processus se produit dàns un intervalle de régime compris entre le ralenti et environ 25 % de la surcharge, point de régime auquel on obtient la pleine section de passage et où, de ce fait, le débit maximum d'air comprimé est renvoyé en dérivation de la conduite collectrice d'air de suralimentation 6 à la conduite collectrice de gaz d'échappement 4.Cette pleine section de passage reste conservée jusqu'à environ 50 8 de la pleine charge, en raison de la présence de la partie centrale cylindrique 12 dans l'entretoise de la soupape de dérivation ; ce n'est qu'à la limite supérieure de l'intervalle moyen des valeurs de la charge - à environ 60 % de la pleine charge - que la section de passage et, par conséquent, gaiement le débit d'air à dériver décroissent à nouveau ; cette décroissance résulte du fait que, en raison du nouvel accroissement de la pression d'air de suralimentation, la conduite de dérivation se referme progressivement sous l'effet du profil incurvé 13 de l'entretoise et de la surface annulaire de portée conique 15 de la soupape.A partir d'une certaine pression de suralimentation, qui se trouve à peu près à 30 à 40 % de la pression d'air de suralimentation régnant à la pleine charge, et qui est obtenue à une puissance d'environ 60 % de la pleine charge, la conduite de dérivation 8 est à nouveau fermée, dans ce cas, par la surface annulaire de portée 15 de la soupape de dérivation 9, qui s'appuie sur le siège 21 de la soupape. Dans l'intervalle supérieur des valeurs de charge, et jusqu'à la pleine charge, la conduite de dérivation 8 reste fermée.Dans le cas où le moteur à combustion interne dispose des moyens de commande supplémentaires 52, 54, 55, 56 précités, la conduite de dérivation 8 peut à nouveau être commandée en ouverture lorsque le moteur travaille dans sa région de surcharge, ceci par le fait que de l'air comprimé est introduit dans la deuxième chambre de pression 53 formée à l'int6- rieur de la capsule manométrique 38. On obtient par ce moyen dans cette chambre de pression 53 une contre-pression qui repousse à nouveau la soupape de dérivation 8 l-é- gèrement vers la gauche, dans le plan du dessin et, de cette façon, soulève à nouveau légèrement la surface annulaire de portée 15 de la soupape du siège 21 correspondant ; de l'air de suralimentation comprimé -peut alors être de nouveau envoyé à la. conduite collectrice de gaz d'échappement 4. La transmission d'air comprimé à la chambre de pression 53 est commandée dans ce cas de telle manière que la pression de l'air de suralimentation envoyé au moteur dans cet intervalle de puissance reste au moins approximativement constante.As soon as the engine is to be accelerated beyond its idling speed, the fuel supply is increased. Under this effect, the mass flow of exhaust gas which can be sent to the turbine 3 and which passes through the latter increases, with the result that the compressor presses a larger quantity of charge air and also compresses more This increase in the pressure of the charge air acts directly on the rod 35, via the control line 44 and, in the pressure chamber 42 of the pressure capsule 38, via the rolling membrane and pressure plate 41, so that at a boost pressure of about 10%, based on the boost pressure prevailing at full load, the opposing force of the spring device 43 is overcome and the bypass valve 9 is pushed back (to the right in the plane of the drawing). This movement has the effect that, when the annular valve bearing surface 16 and the corresponding valve seat 22 have moved away, the bypass line ivation 8 is open on a small section and that, in this way, already a certain proportion of the compressed charge air can be returned to the exhaust gas collecting pipe 4 via the bypass pipe 8, as a result, again, the mass flow through the turbine is increased. This in turn has the effect that the pressure of the compressed charge air increases more and more and that in this way the bypass valve 9 is pushed back even further and the bypass line is open. at its full flow section. This process takes place at a speed interval between idle and about 25% of the overload, speed point at which the full flow section is obtained and where, therefore, the maximum flow of compressed air is returned bypass from the charge air collector line 6 to the exhaust gas collector line 4. This full passage section remains retained until about 50 8 of the full load, due to the presence of the central cylindrical part 12 in the spacer of the bypass valve; it is only at the upper limit of the mean range of the load values - at about 60% of the full load - that the passage cross-section and, therefore, cheerfully the air flow to be diverted decreases to new; this decrease results from the fact that, due to the new increase in the charge air pressure, the bypass pipe gradually closes under the effect of the curved profile 13 of the spacer and of the annular surface of conical bearing 15 of the valve. From a certain boost pressure, which is about 30 to 40% of the charge air pressure prevailing at full load, and which is obtained at a power of about 60% from full load, the bypass line 8 is again closed, in this case, by the annular bearing surface 15 of the bypass valve 9, which rests on the seat 21 of the valve. In the upper range of the load values, and until full load, the bypass line 8 remains closed. In the case where the internal combustion engine has additional control means 52, 54, 55, 56 mentioned above, the bypass line 8 can again be commanded to open when the motor is operating in its overload region, this by the fact that compressed air is introduced into the second pressure chamber 53 formed inside the manometric capsule 38. In this pressure chamber 53, a back pressure is obtained in this pressure chamber which again pushes the bypass valve 8 slightly to the left, in the plane of the drawing and, in this way, raises to again slightly the annular bearing surface 15 of the corresponding seat valve 21; compressed charge air can then be sent back to the. exhaust gas collecting pipe 4. The transmission of compressed air to the pressure chamber 53 is controlled in this case in such a way that the pressure of the charge air sent to the engine in this power range remains at least approximately constant.

Lorsque la puissance décroît, les processus de commande et de fonctionnement décrits plus se déroulent dans le sens opposé. When the power decreases, the more described control and operating processes take place in the opposite direction.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, il est prévu, associé à la soupape de dérivation 9 en qualité de moyens d'actionnement, un servo-moteur électrique 57 dont le pignon 58 est en prise, avec une denture 59 prévue sur la tige 35, qui est allongée en conséquence. Le servo-moteur 57 est monté sur une console 60 qui est fixée extérieurement sur la portée lisse 35 et qui porte en outre une douille de portée 61 qui forme une contreportée pour la partie prolongée de la tige 35.A ce servomoteur 57 est associée, en qualité de moyensde commande, par exemple, une unité de commande électronique 62 comprenant un micro-processeur et qui travaille en fonction de la pression de l'air de suralimentation et/ou d'une grandeur réglante transmise d'une autre façon et est capable de transmettre des signaux de commande- correspondants au servo-moteur 57. Ces signaux de commande résultent du traitement de valeurs réelles. transformées en signaux, dans un programme intérieur du processeur, programme qui est établi de manière que, par une commande appropriée du servo-moteur 57, il soit possible d'obtenir la même action sur la soupape de dérivation 9 que celle qui est obtenue dans l'exemple de réalisation selon la figure 3 sous l'action des moyens de commande et d'actionnement qui y sont indiqués. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, there is provided, associated with the bypass valve 9 as actuation means, an electric servo-motor 57 whose pinion 58 is engaged, with a toothing 59 provided on the rod 35, which is extended accordingly. The servo motor 57 is mounted on a console 60 which is fixed externally to the smooth bearing 35 and which further carries a bearing sleeve 61 which forms a counterweight for the extended part of the rod 35. With this servomotor 57 is associated, as control means, for example, an electronic control unit 62 comprising a microprocessor and which works as a function of the pressure of the charge air and / or of a regulating quantity transmitted in another way and is capable of transmitting corresponding control signals to the servo motor 57. These control signals result from the processing of real values. transformed into signals, in an internal program of the processor, program which is established so that, by an appropriate control of the servo-motor 57, it is possible to obtain the same action on the bypass valve 9 as that which is obtained in the exemplary embodiment according to FIG. 3 under the action of the control and actuation means which are indicated therein.

Dans la solution selon la figure 5, on retrouve à peu près les mêmes conditions que dans le cas représen- té sur la figure 4. Ici, un servo-moteur hydraulique 63 est associé à la soupape de dérivation 9 en qualité de moyens d'actionnement. Ce servo-moteur renferme un piston de commande 64 monté sur la tige 35 qui- est allongée en conséquence, ainsi qu'un corps, 65 comportant deux chambres dé pression 66 et 67 respectivement disposées de part et d'autre du piston de commande 64. Le corps 65 est de préférence fixé extérieurement sur la portée lisse 31. In the solution according to FIG. 5, one finds roughly the same conditions as in the case represented in FIG. 4. Here, a hydraulic servo-motor 63 is associated with the bypass valve 9 as means of actuation. This servo motor contains a control piston 64 mounted on the rod 35 which is consequently extended, as well as a body, 65 comprising two pressure chambers 66 and 67 respectively arranged on either side of the control piston 64 The body 65 is preferably fixed externally on the smooth surface 31.

Les deux chambres de pression 66 et 67 sont raccordées, par l'intermédiaire de conduites de commande hydrauliques 68, 69, à un circuit de commande hydraulique 70 auquel est associée ici également, en qualité de moyens de commande, par exemple, une unité de commande électronique 71 comprenant un micro-processeur. Cette unité de commande 71 travaille de la même façon que l'unité de commande 62 qui est associée au servo-moteur électrique 57 de l0exem- ple de réalisation de la figure 4, sur la base de valeurs réelles transformées en signaux et par le traitement de ces valeurs dans un programme intérieur du processeur.Ce programme est ici également établi de manière que, par une action appropriée sur'le circuit de commande hydraulique 70 et, par conséquent, sur le servo-moteur hydraulique 63, on puisse obtenir pratiquement la même action sur la soupape de dérivation 9 que celle qu'on obtient dans l'exemple de réalisation selon la figure 3 à l'aide des moyens de commande et d'actionnement qui sont indiqués sur cette figure.Etant donné que le mode de commande de la conduite de dérivation 8 en ouverture et en fermeture, par l'action de la soupape de dérivation 9, est le même dans les exemple de réalisation selon les figures 4 et 5 que dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, on peut se reporter aux explications du fonctionnement données à propos de cet exemple, explications qui sont également valables pour les exemples de réalisation selon les figures 4 et 5, avec les adaptations correspondantes.
Dans les exemples de réalisation selon les figures 4 et 5, seules les forces de commande qui sont nécessaires pour le déplacement de la soupape de dérivation sont développées par des composants différents.The two pressure chambers 66 and 67 are connected, by means of hydraulic control lines 68, 69, to a hydraulic control circuit 70 with which is also associated here, as control means, for example, a control unit. electronic control 71 comprising a microprocessor. This control unit 71 works in the same way as the control unit 62 which is associated with the electric servo motor 57 of the exemplary embodiment of FIG. 4, on the basis of real values transformed into signals and by the processing. of these values in an internal program of the processor. This program is here also established so that, by an appropriate action on the hydraulic control circuit 70 and, consequently, on the hydraulic servo-motor 63, it is possible to obtain practically the same action on the bypass valve 9 as that obtained in the embodiment according to Figure 3 using the control and actuation means which are indicated in this figure. Since the control mode of the bypass line 8 in opening and closing, by the action of the bypass valve 9, is the same in the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 as in the exemplary embodiment according to FIG. 3, can refer r to the explanations of the operation given in connection with this example, explanations which are also valid for the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, with the corresponding adaptations.
In the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, only the control forces which are necessary for the movement of the bypass valve are developed by different components.

I1 va de soi que des modifications pourront être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'inven
tion. It goes without saying that modifications may be made to the embodiments which have just been described, in particular by substitution of equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the invention.
tion.

Claims

1 - Internal combustion engine supercharged by means of a turbo-compressor driven by the exhaust gases and equipped with a device ensuring the desired control in opening and closing of a bypass line pricked on the gas collecting line of supercharging and opens into the exhaust gas collecting pipe, pipe- which, controlled by a bypass valve which is interposed there, makes it possible to divert compressed air to increase the mass flow rate which passes through the turbine, characterized in that that the bypass valve (9) is composed of two movable valve elements (10, 11) which are connected to each other by a spacer of smaller diameter, which has a cylindrical central part (12) and is connects at each of its ends, by a curved profile (13, 14), to an annular surface of conical valve bearing surface tel5, 16), in that with this bypass valve (9) is associated, in the pipe bypass (8), a partition (19) arranged transversely to the axis of this pipe, which has a through bore (20) and, at each end of this bore, a conical valve seat (21, 22), associated with an annular surface of the valve seat (15, 16) of the bypass valve (9), in that this bypass valve (9) is mechanically articulated on actuating means (38, 39, 40, 41, 42; 57, 58, 59; 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70) arranged outside the bypass pipe (8) and can be moved in axial translation in both directions by these means, in that at its actuating means are associated with control means (43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51) which operate as a function of the pressure of the charge air or of a regulating quantity which their is transmitted in another way, and can act on the bypass valve (9) via the actuating means in such a way that, during the operation of the engine, the bypass line (8) a) is closed at idle speed, b) gradually opens up to its full passage section, from idle speed to about 25% of full load and remains open to about 50% of full load, c) gradually closes up to the upper limit of the average range of load values - approximately up to 60% of full load - d) is closed in s the upper region of the load value range and remains closed until full load.

2 - Supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the control means themselves are constructed in such a way or supplemented by additional control means (52, 53, 54, 55, 56) such that, when the engine is operating in the overload region, the bypass line (8) can open again, so that the pressure of the charge air to be sent to the engine in this region of power values remains at least approximately constant.

3 - Supercharged internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the region of the bypass line (8) in which the bypass valve (9) is arranged is composed of two bends of tubes (25, 26) which are connected by flanges to the other parts (27, 28) of the bypass pipe (8), which together form a U-tube bend covering at least 1200 and preferably 1800 and each have a flange (29) for their assembly , 30), the partition (19) being clamped between these flanges (29, 30).

4 - Supercharged internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the two tube bends (25, 26) carry smooth bearings (31, 32) having through holes (33, -34) aligned one on the other, in which is mounted for axially sliding a rod (35) disposed perpendicular to the partition (19) and coaxially with the through hole (20) and which carries the bypass valve (9), this rod (35) being coupled to the aforementioned actuating means (38, 39, 40, 41, 42 t 57, 58, 59; 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70) outside the bypass pipe (8 !.

5 - supercharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bypass valve (9) is associated, as actuating means, a pressure capsule (38) which has , in a case (39), a rolling membrane (40) fixed to one end of the rod (35), taking support by means of a pressure plate (41) and which delimits a control pressure chamber (42) in combination with parts of the boot wall (39).

6 - Supercharged internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the pressure capsule (38) are associated, as control means, a spring device (43) which attacks the other end of the rod ( 35), on the other side of the bypass valve (9), and which comprises several helical compression springs (46, 47) calculated as a function of the charge air pressures to be treated, as well as a control line (44) which establishes a communication between a part of the bypass pipe (8) which is located upstream of the partition (19) considered in the direction of flow, and the control pressure chamber (42) of the pressure capsule (38).

7 - Supercharged internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the spring device (43) is housed in a housing (45) and can be adjusted, as regards its pressure force, by means of a adjustment screw (51) which emerges from this housing.

8 - supercharged internal combustion engine according to claims 2, 5, 6 and 7, characterized in that there is provided, as additional control means, a source of compressed air (52), a line compressed air (54) which leads from this source to the pressure capsule (38) and, there, is in communication with a second pressure chamber (53), on the other side of the control pressure chamber (42) limited by the rolling membrane (40), a distributor (55) interposed in this pipe (54) and a control device (56) - associated with this distributor, this device being capable of controlling when necessary the opening of the compressed air line (54).

9 - supercharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bypass valve (9) is associated, as actuating means, an electric servo motor (57 the pinion (58) of which engages with a toothing (59) provided on the rod (35) which is extended accordingly.

10 - Supercharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bypass valve (9) is associated, as actuating means, a hydraulic servo motor (63) which comprises a control piston (64) mounted on the rod (35) lengthened accordingly, and a body (65) containing two pressure chambers (66, 67) arranged on either side of the control piston ( 64) and which are themselves connected to a hydraulic control circuit (70) by hydraulic control lines (68, 69).

11 - Supercharged internal combustion engine according to one of claims 9 and 10, characterized in that the electric or hydraulic servo motor (57 or 63) is associated, as control means, a control unit electronic (62 or 71) provided with a microprocessor which can control, as a function of the pressure of the supercharging air transformed into a signal and / or of a regulating quantity which is transmitted to it in another way, to the by means of a program, the desired characteristic of opening and closing the bypass valve (9).

12 - Supercharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bypass valve (9) and the rod (35) form a sub-assembly which is composed of several elements assembled together by screwing.