FR2782746A1 - Dispositif de commande d'une soupape de decharge - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (14) de commande d'une soupape (42) de décharge d'un turbocompresseur (16) de moteur à combustion interne, comportant un boîtier (58) de pression dans lequel sont agencées deux parois mobiles transversales avant (92) et arrière (94), délimitant longitudinalement des chambres de pression avant (104) et arrière (106) pouvant être soumises notamment à la pression atmosphérique (Pa ), une surpression (Psur ) ou une dépression (Pdep ) d'un collecteur d'admission (24) du moteur (12), du type dans lequel la paroi avant (92) coopère avec une tige de commande longitudinale (56) pouvant occuper une position rétractée et une position étendue qui provoque l'ouverture de la soupape (42), et du type, dans lequel la paroi arrière (94) coopère avec une deuxième tige longitudinale (112), caractérisé en ce que les deux tiges sont distinctes et en ce que la deuxième tige longitudinale (112) peut venir d'une position rétractée à une position étendue vers l'avant au contact de la paroi avant (92) pour solliciter celle-ci vers sa position étendue.
Description
B365 DOC
"Dispositif de commande d'une soupape de décharge" L'invention concerne un dispositif de commande d'une soupape de décharge de débit des gaz d'échappement envoyés à la roue de turbine d'un turbocompresseur. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande d'une soupape de décharge de débit des gaz
d'échappement envoyés à la roue de turbine d'un turbo-
compresseur d'un moteur à combustion interne, du type qui io comporte un boîtier de pression, à l'intérieur duquel sont agencées deux parois mobiles transversales avant et arrière, qui délimitent longitudinalement dans le boîtier des chambres de pression avant et arrière qui sont susceptibles d'être soumises à différentes pressions, notamment la pression atmosphérique, une surpression ou une dépression d'un collecteur d'admission du moteur, du type dans lequel un côté avant de la paroi mobile transversale avant coopère avec une tige de commande longitudinale qui est susceptible d'occuper une position rétractée et une position étendue dans laquelle 2o elle provoque l'ouverture de la soupape de décharge de turbine, et du type dans lequel la paroi mobile transversale arrière comporte un côté avant qui coopère avec une deuxième
tige longitudinale.
Il existe de nombreux dispositifs de commande de ce
type.
Il s'agit pour la plupart de dispositifs destinés, lorsque la pression des gaz d'admission en aval du turbocompresseur dépasse un seuil déterminé, à commander l'ouverture d'une soupape de décharge qui est disposée en amont de la turbine du turbocompresseur et qui permet de dévier les gaz d'échappement envoyés à la turbine du turbocompresseur vers un conduit de dérivation, communément appelé "by-pass", qui
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se débouche dans la canalisation d'échappement en aval de la turbine du turbocompresseur. Un tel dispositif permet d'éviter que la turbine du turbocompresseur ne tourne trop vite, ce qui entraînerait une détérioration de ses aubes et des paliers du turbocompresseur. Toutefois, ce dispositif présente l'inconvénient de ne dévier les gaz d'échappement vers le by-pass que lorsque la pression des gaz d'admission est très élevée et correspond des vitesses de rotation élevée du turbocompresseur. Or, on a io constaté que pour de faibles valeur de pression des gaz d'admission et d'échappement, et de faibles vitesses de rotation du turbocompresseur, la turbine de celui-ci était néanmoins entraînée par les gaz d'échappement du moteur et entraînait le compresseur à une vitesse insuffisante pour qu'il i puisse améliorer le rendement du moteur. Au contraire même, pour de faibles vitesses de rotation du turbocompresseur, la turbine freine les gaz d'échappement et pénalise le rendement
du moteur.
On a alors imaginé d'utiliser aussi le dispositif de commande précédemment décrit pour dévier les gaz d'échappement vers le by- pass pour de faibles valeurs de
pression des gaz d'admission.
Le document FR-A-2.564.145 décrit un tel dispositif, qui comporte un boîtier de pression divisé d'avant en arrière en une première et une deuxième chambres de pression. Une membrane, qui est rappelée élastiquement par rapport au corps du boîtier de pression délimite les première et deuxième chambres de pression La membrane est solidaire d'une tige de commande d'une soupape de décharge, qui traverse la première chambre de pression et dont l'extrémité, extérieure au boîtier de pression, oriente les gaz d'échappement vers la turbine du turbocompresseur ou vers le by-pass. La deuxième
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chambre de pression est soumise à la surpression qui règne dans le collecteur d'admission lorsque le turbocompresseur est entraîné par les gaz d'échappement et la première chambre de pression est susceptible d'être soumise à une dépression issue d'un générateur de dépression. Le dispositif décrit dans ce document présente l'inconvénient de nécessiter une étanchéité dynamique parfaite, réalisée par exemple au moyen d'un joint, entre le corps du boîtier de pression et la soupape de décharge de io turbine, dont l'extrémité est à l'extérieur du corps du boîtier de pression, ce qui rend un tel dispositif de commande particulièrement coûteux à fabriquer. De plus, lorsque le joint est usé, I'étanchéité n'est plus assurée et la dépression dans
la première chambre de pression ne peut être maintenue.
Pour remédier à cet inconvénient, on a imaginé, comme le décrit le document FR-A-2.461.869 de réaliser un dispositif de commande comportant un boîtier de pression muni d'une membrane avant et d'une membrane arrière, lesquelles membranes sont traversées par une tige longitudinale commune qui actionne la soupape de décharge de turbine, et qui est rappelée élastiquement. Les deux membranes délimitent deux chambres de pression, une chambre de pression avant étant délimitée par les deux membranes, et une chambre de pression arrière étant délimitée d'une part par la membrane arrière et d'autre part par le corps du boîtier de pression. La membrane avant est solidaire du corps du boîtier de pression et forme joint d'étanchéité. La chambre de pression avant est susceptible d'être soumise à une dépression du collecteur d'admission en fonctionnement atmosphérique du moteur, tandis que la chambre de pression arrière est susceptible d'être soumise à une surpression du
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collecteur d'admission en fonctionnement suralimenté du moteur. Le principe décrit dans ce document est analogue à celui décrit dans le document FR-A-2.564.145, à la différence que l'étanchéité au niveau de la tige de commande est ici assurée par la membrane avant. Toutefois, la tige de commande traversant les deux membranes, le problème rencontré dans le document FR-A-2.564.145 se trouve reporté au niveau de l'étanchéité statique entre la tige de commande
io et les deux membranes qu'elle traverse.
Pour résoudre cet inconvénient, I'invention propose un dispositif du type précédemment décrit, dans lequel la membrane avant assure l'étanchéité de la chambre de pression avant et n'est pas traversée par la tige de commande, celle-ci
étant remplacée par deux tiges longitudinales indépendantes.
Dans ce but, I'invention propose un dispositif du type précédemment décrit, caractérisé en ce que les deux tiges sont distinctes et en ce que la deuxième tige longitudinale est susceptible de venir d'une position rétractée à une position étendue vers l'avant au contact du côté arrière de la paroi mobile transversale avant pour solliciter celle- ci vers sa position étendue d'ouverture de la soupape de décharge de turbine. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la chambre de pression avant est délimitée longitudinalement par les deux parois mobiles transversales et la deuxième chambre de pression est délimitée par la paroi mobile transversale arrière et par une paroi fixe du boîtier de pression, - la deuxième tige longitudinale sollicite en position étendue la paroi mobile transversale avant vers la position d'ouverture de la soupape lorsque la pression à laquelle est
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soumise la chambre de pression avant est inférieure à celle à laquelle est soumise la chambre de pression arrière, - dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant et arrière sont soumises respectivement à la pression atmosphérique et à la surpression du collecteur d'admission, - dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant et arrière sont soumises respectivement à la dépression du collecteur io d'admission et à la pression atmosphérique, - la chambre de pression avant est délimitée à l'avant par la paroi mobile transversale avant et à l'arrière par une cloison transversale rigide qui est interposée longitudinalement dans le boîtier entre les deux parois mobiles transversales et en ce que la chambre de pression arrière est délimitée à l'avant par la cloison transversale rigide et à l'arrière par la paroi mobile transversale arrière, la cloison rigide comportant un orifice au travers duquel la deuxième tige longitudinale est susceptible de coulisser de manière étanche, - la deuxième tige longitudinale est sollicitée vers sa position étendue lorsque la pression à laquelle est soumise la chambre de pression arrière est inférieure à celles auxquelles sont soumises les autres parties du boîtier, - dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant et arrière sont soumises respectivement à la surpression du collecteur d'admission et à la pression atmosphérique, la première tige longitudinale étant sollicitée vers sa position étendue par la paroi transversale mobile avant, - dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine, les chambres de pression avant et arrière sont soumises respectivement à la pression atmosphérique et à la
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dépression du collecteur d'admission, la deuxième tige longitudinale étant sollicitée dans sa position étendue par la paroi transversale mobile arrière pour prendre appui sur la paroi transversale mobile avant et solliciter la première tige longitudinale vers sa position étendue, - dans un mode de fonctionnement chargé de la turbine les chambres de pression avant et arrière sont soumises à la pression atmosphérique, les deux tiges occupant une position rétractée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit
pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique illustrant i5 I'implantation d'un dispositif de commande conforme à l'invention dans une installation de moteur turbocompressé; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté selon un mode de fonctionnement chargé de la turbine; - la figure 3 est une vue selon la figure 2 illustrant le fonctionnement du dispositif selon un premier mode de fonctionnement déchargé de la turbine du moteur; - la figure 4 est une vue selon la figure 2 illustrant le fonctionnement du dispositif selon un deuxième mode de fonctionnement déchargé de la turbine; - la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif selon un second mode de réalisation de l'invention représenté selon un mode de fonctionnement chargé de la turbine
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- la figure 6 est une vue selon la figure 5 illustrant le fonctionnement du dispositif selon un troisième mode de fonctionnement déchargé de la turbine; et - la figure 7 est une vue selon la figure 5 illustrant le fonctionnement du dispositif selon un quatrième mode de
fonctionnement déchargé de la turbine.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de
référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant
des fonctions similaires.
io On voit sur la figure 1 I'ensemble d'une installation 10 de suralimentation d'un moteur 12 de véhicule automobile comportant un dispositif 14 de commande réalisé
conformément à l'invention.
De manière connue, une telle installation 10 comporte i5 un turbocompresseur 16 dont une turbine 18 est reliée en amont à un collecteur d'échappement 20 du moteur 12, et dont un compresseur 22 est relié en aval à un collecteur d'admission 24 du moteur 12. La turbine 18 est par ailleurs reliée en aval à un conduit d'échappement 26, et le compresseur 22 est relié en amont à un conduit d'admission 28. Le moteur 12 représenté à la figure 1 est, de façon non limitative de l'invention, un moteur à allumage commandé qui comporte au moins une soupape d'admission 30, une soupape d'échappement 32, et une bougie 34, de façon à aspirer de l'air et du carburant dans sa chambre de combustion 36, puis enflammer le mélange d'air et de carburant, puis refouler les gaz brûlés. Le moteur 12 est susceptible de fonctionner selon un mode de fonctionnement atmosphérique dans lequel le turbocompresseur 16 n'est pas entraîné par les gaz d'échappements ou selon un mode de fonctionnement B36b5 DOC suralimenté dans lequel le turbocompresseur 16 est entraîné
en rotation par les gaz d'échappements.
Ainsi, en fonctionnement atmosphérique du moteur 12, il règne dans le collecteur d'admission une dépression Pdep dans le collecteur d'admission 24, tandis qu'en fonctionnement suralimenté du moteur 12 il règne dans le collecteur d'admission une surpression Psur dans le collecteur
d'admission 24.
En fonctionnement suralimenté du moteur 12, le 0o turbocompresseur 16 est destiné à comprimer l'air d'admission
avant son introduction dans la chambre de combustion 36.
Pour ce faire, la turbine 18 du turbocompresseur 16 est entraînée en rotation par les gaz d'échappements issus du collecteur d'échappement 20 et entraîne à son tour le compresseur 22 du turbocompresseur 16 à laquelle elle est liée en rotation. La liaison en rotation de la turbine 18 au compresseur 22 est réalisée par un arbre 19 guidé en rotation
sur des paliers 21.
De manière connue, I'entraînement du turbo-
compresseur 16 peut être interrompu pour certaines conditions
de pression des gaz d'admission.
C'est le cas lorsque la pression des gaz d'admission est trop importante et risque de provoquer une surpression des
gaz d'échappement en sortie du collecteur d'échappement 20.
Le maintien du fonctionnement du turbocompresseur 16
risquerait alors d'endommager sa turbine 18 et ses paliers 21.
C'est aussi le cas lorsque, au contraire, la pression des gaz d'échappement est trop faible et que l'entraînement au ralenti de la turbine 18 pénalise le rendement du moteur 12, le
compresseur 22 ne comprimant pas assez les gaz d'admission.
Pour permettre l'interruption du fonctionnement du turbocompresseur 16, le collecteur d'échappement est aussi
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relié à un extrémité amont 38 d'une conduite de dérivation 40, aussi communément appelée "by-pass" dont l'autre extrémité débouche perpendiculairement dans le conduit d'échappement 26. L'extrémité amont 38 du by-pass 40 comporte une soupape 42 de décharge de turbine, coaxiale à l'extrémité 38 du by-
pass 40, qui est susceptible, sélectivement, d'obturer le by-
pass 40 ou de le mettre en communication avec le collecteur d'échappement 20 pour orienter au moins une partie des gaz d'échappement vers le conduit d'échappement 26 afin que ces 0o gaz ne traversent ni n'entraînent la turbine 18 du turbocompresseur 16. Le dispositif de commande 14 est donc susceptible de provoquer le déplacement de la soupape 42 de décharge de turbine coaxialement à l'extrémité 38 du by- pass , entre deux positions extrêmes, une position obturée, correspondant à la position chargée de la turbine 18, et dans laquelle une tulipe 41 de la soupape de décharge 42 repose sur un siège 44 et obture le by-pass 40, et une position de déviation, correspondant à la position déchargée de la turbine 18, dans laquelle la soupape de décharge 42 est déplacée 2o axialement par rapport à l'extrémité 38 du by-pass 40 et dans laquelle la tulipe 41 ne repose plus sur son siège 44, mettant ainsi en communication le collecteur d'échappement 26 et le
by-pass 40.
De manière connue, la soupape de décharge comporte, à son extrémité opposée à la tulipe 41, une queue 43 qui est actionnée par une biellette 46. La biellette 46 est articulée en rotation autour d'un axe médian transversal 48. La biellette 46 comporte une première extrémité 50 qui est articulée en rotation parallèlement à l'axe 48 sur la queue 43 de la soupape 42, et une deuxième extrémité 52 qui est articulée en rotation parallèlement à l'axe 48 sur l'extrémité 54 d'une première tige
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longitudinale 56, qui fait partie du dispositif de commande 14,
qui sera décrit ultérieurement.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention. et de façon non restrictive de l'invention, la biellette 46 est rectiligne et la première tige longitudinale 56 est sensiblement parallèle à la direction générale de la soupape de décharge 42. Ainsi, un mouvement de translation dans un sens de la première tige longitudinale 56 entraîne un mouvement de translation de la soupape de décharge 42 dans le sens opposé. L'ouverture de io la soupape de décharge 42 correspond par conséquent à une position de la première tige longitudinale 56 pour laquelle
celle-ci sort d'un boîtier 58 du dispositif de commande 14.
Par ailleurs, le fonctionnement du dispositif de commande 14 est régi par différentes pressions qui règnent à lI'intérieur du moteur 12. Ainsi, I'installation 10 comporte une électrovanne pneumatique 60 qui est reliée à deux entrées de pression 62 et 64 du boîtier 58 du dispositif de commande 14. L'électrovanne est elle-même reliée à une prise de pression 66 qui est agencée sur le collecteur d'admission 24 et à une prise de pression atmosphérique 70 qui est agencée sur le corps de l'électrovanne pneumatique 60. L'électrovanne pneumatique 60 est susceptible, selon les modes de fonctionnement du moteur 12, de distribuer la dépression Pdep qui règne dans le collecteur d'admission 24 en fonctionnement atmosphérique du moteur 12, la surpression Psur qui règne dans le collecteur d'admission 24 en fonctionnement suralimenté du moteur 12, ou encore la pression atmosphérique ambiante Pa, aux entrées
62 et 64 du dispositif de commande 14.
Les figures 2 à 4 illustrent un premier mode de
réalisation d'un dispositif de commande 14 selon l'invention.
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Il Conformément à l'invention, le boîtier de pression 58 représenté à la figure 2 est d'une forme générale sensiblement tubulaire et comporte trois parties avant 72, intermédiaire 74 et arrière 76. La partie 72 est de petit diamètre et son extrémité avant 78 comporte un perçage 79 destiné à permettre le passage de la première tige longitudinale 56. Une extrémité avant 82 de la partie intermédiaire 74, de même diamètre que la partie avant 72, est fixée à une extrémité arrière 80 de la partie avant 72. La partie intermédiaire 74 io comporte une extrémité arrière 84 de grand diamètre sur laquelle est fixée d'une manière analogue une extrémité avant
86 de la partie arrière 76, qui est aussi de grand diamètre.
Enfin, une extrémité arrière 88 de la partie arrière 76 est constituée d'une paroi transversale qui ferme la partie arrière 76. Par ailleurs, la partie intermédiaire 74 comporte à l'intérieur une paroi transversale 90 formant surface d'épaulement, qui délimite les petit et grand diamètre de la
partie intermédiaire tubulaire 74.
Avantageusement, les parties avant 72, intermédiaire 74, et arrière 76 sont réalisées par moulage, ce qui permet du point de vue de la fabrication de leur conférer les formes et les
diamètres appropriés à moindre coût.
Conformément à l'invention, deux parois mobiles transversales avant 92 et arrière 94 sont agencées dans le boîtier 58 du dispositif de commande 14. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les parois mobiles sont des membranes en matériau élastomère, qui sont susceptibles de se déplacer axialement en se déformant sous l'action d'une
pression ou d'un effort.
La paroi mobile 92 est interposée entre les parties avant 72 et intermédiaire 74 du boîtier 58, et la paroi mobile
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arrière 94 est interposée entre les parties intermédiaire 74 et arrière 76 du boîtier 58. Avantageusement, dans le cas ou les parois mobiles sont des membranes en matériau élastomère, chacune des membranes associées aux parois mobiles est pincée entre les extrémités des parties associées du boîtier 58. Ainsi, par exemple l'extrémité arrière 80 de la partie avant 72 comporte une collerette extérieure 98 dont une surface d'épaulement 96. qui est tournée vers l'arrière, est agencée en regard d'une surface d'épaulement 100 tournée vers l'avant o0 d'une collerette 102 portée extérieurement par la partie intermédiaire 74. De la sorte, les deux surfaces d'épaulement 96 et 100 peuvent venir serrer au montage les deux faces d'un bord périphérique de la membrane associée à la paroi mobile 92. Avantageusement, le bord périphérique de la paroi mobile 92 peut être percée de trous permettant le passage de vis 101 permettant l'assemblage des collerettes radiales extérieures
98 et 102.
Un montage en tous points semblable est prévu pour la
paroi mobile arrière 94 et ne sera par conséquent pas décrit.
Les parois mobiles 92 et 94 délimitent dans le boîtier de pression 58 une chambre de pression avant 104 et une chambre de pression arrière 106. La chambre de pression avant 104 est donc délimitée axialement par les parois mobiles 92 et 94, et la chambre de pression arrière 106 est délimitée axialement par la paroi mobile 104 et la paroi transversale 88
du boîtier 58.
La chambre de pression 104 est alimentée par l'entrée de pression 62, et la chambre de pression 106 est alimentée par l'entrée de pression 64, précédemment décrites en
référence à la figure 1.
De la sorte, les chambres de pression avant 104 et arrière 106 sont des chambres à volume variable, la variation
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de volume étant provoquée par l'établissement de différentes pressions au sein des chambres de pression avant 104 et arrière 106, et provoquant des déplacements des parois
mobiles avant 92 et arrière 94.
La tige longitudinale avant 56 est solidaire du côté avant de la paroi mobile avant 92 et fait saillie à l'extérieur de du boîtier 58 en traversant le perçage 79 de la partie avant 72, de façon à être solidaire dans ses déplacements axiaux des déplacements axiaux de la paroi mobile avant 92. La tige io longitudinale avant 56 est mobile entre une position étendue avant correspondant à l'ouverture de la soupape 42 de décharge de turbine décrite à la figure 1, et une position rétractée arrière qui correspond à la fermeture de la soupape
42 de décharge de turbine.
Dans ce but, la tige longitudinale avant 56 est solidaire d'une coupelle avant 108, qui est fixée sur le côté avant de la paroi mobile avant 92, par exemple par collage. La tige longitudinale avant 56 s'étend axialement au travers de la
partie avant 72 et est rappelée élastiquement vers l'arrière.
Pour ce faire, un ressort de rappel 110 prend appui d'une part sur la coupelle 108 et d'autre part sur la paroi intérieure de la
partie avant 72.
Une tige longitudinale arrière 112 est de la même façon solidaire d'une coupelle arrière 114 qui est fixée, par exemple par collage, au côté avant de la paroi mobile arrière 94. La tige longitudinale arrière 112 s'étend axialement au travers de la chambre de pression avant, c'est à dire sensiblement axialement au travers de la partie intermédiaire 74, et, comme on le verra ultérieurement, est susceptible de coopérer avec le côté arrière de la paroi mobile avant 92 suivant certaines conditions de pression dans les chambres avant 104 et arrière
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106, pour actionner longitudinalement la tige longitudinale
avant 56 en appuyant sur la paroi mobile avant 92.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, et de façon non limitative de l'invention, la coupelle arrière 114 n'est pas rappelée élastiquement, mais le ressort de rappel 110 de la coupelle avant 108 est taré de façon à permettre le rappel élastique vers l'arrière des deux tiges longitudinales 56 et 112
lorsque cela est nécessaire.
Dans cette configuration, I'électrovanne pneumatique 60 io précédemment décrite en référence à la figure 1 est susceptible de définir plusieurs modes de fonctionnement du dispositif de commande 14, en distribuant différentes pressions aux entrées de pression 62 et 64 du boîtier 58. A cet effet, des moyens de commande (non représentés) tenant par exemple compte de paramètres de fonctionnement du moteur du véhicule, tels que le régime moteur, la charge, la position d'une pédale d'accélérateur du véhicule ou la vitesse de rotation du turbocompresseur, commandent le fonctionnement
de l'électrovanne pneumatique 60.
La figure 2 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant à un mode de fonctionnement chargé de la turbine 18. Cette configuration correspond à une utilisation en suralimentation du moteur 12 précédemment décrit à la figure 1. Dans ce cas, la pression atmosphérique Pa règne dans les chambres avant 104 et arrière 106. Les deux parois mobiles avant 104 et arrière 106 occupent une position de repos et la tige longitudinale avant occupe la position rétractée arrière. La soupape de décharge 42 est par conséquent fermée et tous les gaz d'échappement sont dirigés
vers la turbine 18 du turbocompresseur 16 décrit à la figure 1.
La figure 3 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant à un premier mode de
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fonctionnement déchargé de la turbine 18 précédemment décrite. Cette configuration correspond à une utilisation atmosphérique du moteur 12, pour laquelle il n'est pas souhaitable d'entraîner le turbocompresseur 16, par exemple s lorsque le moteur tourne au ralenti ou à faible régime. Dans ce cas, la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit est la dépression Pdep, due à l'aspiration des gaz d'admission par les cylindres du moteur 12. Les moyens de commande (non représentés) commandent o l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la dépression Pdep et la pression atmosphérique Pa aux entrées 62 et 64. Par suite la dépression Pdep et la pression atmosphérique Pa règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106. La différence de pression entre les chambres avant 104 et arrière 106 déplace la paroi mobile arrière 94 vers l'avant. Par suite, la coupelle arrière 114 entraîne vers l'avant la tige longitudinale arrière 112 qui appuie sur la paroi mobile avant 92, laquelle entraîne simultanément vers l'avant la coupelle avant 108 et la tige longitudinale avant 56 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal vers l'arrière de la queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit d'échappement 26. Le sens des déplacements de la tige longitudinale avant 56
et de la soupape 42 est indiqué par les flèches.
D'une manière analogue, la figure 4 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant à un deuxième mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18. Cette configuration correspond à une utilisation
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suralimentée du moteur 12, pour laquelle il est nécessaire d'interrompre l'entraînement du turbocompresseur 16, par exemple lorsque le moteur tourne à haut régime, et que la pression importante des gaz d'échappement risquerait de causer une détérioration des aubes et des paliers de la turbine 18. Dans ce cas, la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit est la surpression Psur,
due à la rotation du compresseur 22 du turbocompresseur 16.
Les moyens de commande (non représentés) commandent o l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la pression atmosphérique Pa et la surpression Psur aux entrées 62 et 64. Par suite la pression atmosphérique Pa et lasurpression Psur règnent respectivement dans la chambre i5 avant 104 et dans la chambre arrière 106. La différence de pression entre les chambres avant 104 et arrière 106 provoque le déplacement de la paroi mobile arrière 94 vers l'avant. Par suite, la coupelle arrière 114 entraîne vers l'avant la tige longitudinale arrière 112 qui appuie sur la paroi mobile avant 92, laquelle entraîne simultanément vers l'avant la coupelle avant 108 et la tige longitudinale avant 56 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal vers l'arrière de la queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit d'échappement 26. La décharge de la turbine 18 permet avantageusement de ralentir le régime de rotation du turbocompresseur 16. Le sens des déplacements de la tige longitudinale avant 56 et de la soupape 42 est indiqué par les flèches.
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Avantageusement, les moyens de commande (non représentés) assurent également le passage d'un mode de
fonctionnement déchargé à l'autre.
En effet, dans le cas d'une accélération ou d'une décélération brutale du moteur 12, il est nécessaire que l'électrovanne pneumatique puisse établir dans les chambres avant 104 et arrière 106 les pressions adéquates. En fonction des valeurs de la raideur du ressort 110 et de la rigidité des parois mobiles 92 et 94, le dispositif 14 peut réagir plus ou io moins rapidement. Pour plus de sûreté, et de façon non limitative de l'invention, on peut prévoir que les moyens de commande commandent à l'électrovanne pneumatique de repasser par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, qu'il s'agisse d'une transition du premier mode de s5 fonctionnement déchargé de la turbine vers le deuxième, ou du deuxième vers le premier. Avantageusement, le passage par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, correspondant à l'établissement de la pression atmosphérique simultanément dans les deux chambres avant 104 et arrière 106 permet 2o d'éviter qu'à un moment quelconque il n'existe une surpression Psur d'un côté de la paroi mobile arrière 94, et une dépression Pdep de l'autre côté, ce qui risquerait d'endommager la paroi mobile arrière 94 dans le cas o la paroi mobile arrière 94 est
une membrane fine.
Les figures 5 à 7 illustrent un second mode de réalisation du dispositif 14 selon l'invention. D'une façon analogue au boîtier décrit en référence à la figure 2, le boîtier de pression 58 représenté à la figure 5 est aussi sensiblement tubulaire et comporte trois parties avant 72, intermédiaire 74
et arrière 76. Les parties 72, 74, et 76 sont de même diamètre.
La partie intermédiaire 74 comporte une cloison transversale rigide 89, qui comporte en son centre un orifice 91, et qui B365 Doc
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divise sensiblement axialement le boîtier 58 en deux. Les fonctions de la cloison transversale 89 et de l'orifice 91 seront
décrites ultérieurement.
L'extrémité avant 78 de la partie avant 72 comporte comme pour le premier mode de réalisation de l'invention un perçage 79 destiné à permettre le passage de la première tige longitudinale 56. L'extrémité avant 82 de la partie intermédiaire 74 est fixée à l'extrémité arrière 80 de la partie avant 72 et son extrémité arrière 84 est fixée à l'extrémité io avant 86 de la partie arrière 76. L'extrémité arrière 88 de la partie arrière 76 est constituée d'une paroi transversale qui
ferme la partie arrière 76.
Avantageusement, les parties avant 72, intermédiaire 74, et arrière 76 sont réalisées par moulage, ce qui permet du point de vue de la fabrication de leur conférer les formes
appropriées à moindre coût.
Conformément à l'invention, deux parois mobiles transversales avant 92 et arrière 94 sont agencées dans le boîtier 58 du dispositif de commande 14. Les parois mobiles sont des membranes en matériau élastomère du même type
que celles décrites dans le premier mode de réalisation.
La paroi mobile avant 92 est interposée entre les parties avant 72 et intermédiaire 74 du boîtier 58, et la paroi mobile arrière 94 est interposée entre les parties intermédiaire 74 et 76 du boîtier 58. Chacune des membranes associées aux parois mobiles est pincée entre les extrémités des parties associées du boîtier 58. L'extrémité arrière 80 de la partie avant 72 comporte une collerette extérieure 98 dont une surface d'épaulement 96, qui est tournée vers l'arrière, est agencée en regard d'une surface d'épaulement 100 tournée vers l'avant d'une collerette 102 portée extérieurement par la partie intermédiaire 74. De la sorte, les deux surfaces
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d'épaulement 96 et 100 peuvent venir serrer au montage les deux faces de la membrane associée à la paroi mobile avant 92. Avantageusement, le bord périphérique de la membrane associée à la paroi mobile avant 92 peut être percée de trous permettant le passage de vis 101 permettant l'assemblage des
collerettes radiales extérieures 98 et 102.
Un montage en tous points semblable est prévu pour la
paroi mobile arrière 94 et ne sera par conséquent pas décrit.
Un diaphragme souple 93, déformable et étanche, est
io agencée sur l'orifice 91 de la cloison transversale 89.
Les parois mobiles 92, 94, et la cloison transversale 89 munie de son diaphragme souple 93, délimitent dans le boîtier de pression 58 une chambre de pression avant 104 et une chambre de pression arrière 106. La chambre de pression avant 104 est donc délimitée axialement par la paroi mobile avant 92 et la cloison transversale 89 munie de son diaphragme souple 93. De même la chambre de pression arrière 106 est délimitée axialement par la cloison transversale 89 munie de son diaphragme souple 93 et la paroi mobile
arrière 94.
La chambre de pression 104 est alimentée par l'entrée de pression 62, et la chambre de pression 106 est alimentée par l'entrée de pression 64, les entrées de pression 62 et 64 ayant été précédemment décrites en référence à la figure 1. La portion de partie arrière 76 qui est comprise entre la paroi mobile arrière 94 et l'extrémité arrière 88 comporte une entrée de pression 63 qui est mise à la pression atmosphérique Pa pour permettre des déplacements libres de la paroi mobile
arrière 94.
De la sorte, les chambres de pression avant 104 et arrière 106 sont des chambres à volume variable, la variation de volume étant provoquée par l'établissement de différentes
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pressions au sein des chambres de pression avant 104 et arrière 106, et provoquant des déplacements des parois
mobiles avant 92 et arrière 94.
La tige longitudinale avant 56 est solidaire du côté avant de la paroi mobile avant 92 et fait saillie à l'extérieur de du boîtier 58 en traversant le perçage 79 de la partie avant 72, de façon à être solidaire dans ses déplacements axiaux des déplacements axiaux de la paroi mobile avant 92. La tige longitudinale avant 56 est mobile entre la position étendue io avant correspondant à l'ouverture de la soupape 42 de décharge de turbine décrite à la figure 1, et la position rétractée arrière qui correspond à la fermeture de la soupape
42 de décharge de turbine.
Dans ce but, la tige longitudinale avant 56 est solidaire de la coupelle avant 108 et est rappelée élastiquement vers l'arrière par le ressort de rappel 110 qui prend appui d'une part sur la coupelle 108 et d'autre part sur la paroi intérieure de la
partie avant 72.
D'une façon analogue, la tige longitudinale arrière 112 est solidaire du côté avant de coupelle 114 fixée à l'avant de la paroi mobile arrière 94, et est susceptible de traverser la cloison transversale fixe 89 par l'orifice 91 en déformant localement le diaphragme souple 93. La tige longitudinale arrière 112 est elle aussi mobile entre une position étendue avant, qui correspond à l'ouverture de la soupape 42 de décharge de turbine et dans laquelle elle est susceptible d'appuyer sur la paroi mobile avant 92 en traversant l'orifice 91, et une position rétractée arrière, qui correspond à la fermeture de la soupape 42 de décharge de turbine et dans laquelle la tige longitudinale arrière ne traverse pas l'orifice 91.
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Par ailleurs, la tige longitudinale arrière 112 est rappelée élastiquement vers l'arrière par un ressort de rappel 111 qui prend appui d'une part sur la coupelle 114 et d'autre part sur la cloison transversale 89 de la partie intermédiaire 74. Similairement au premier mode de réalisation de l'invention, I'électrovanne pneumatique 60 est susceptible de définir plusieurs modes de fonctionnement du dispositif de commande 14, en distribuant différentes pressions aux entrées
io de pression 62 et 64 du boîtier 58.
La figure 5 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant à un mode de fonctionnement chargé de la turbine 18. Cette configuration correspond à une utilisation en suralimentation du moteur 12 précédemment décrit à la figure 1. Dans ce cas la pression atmosphérique Pa règne dans les chambres avant 104 et arrière 106. Les deux parois mobiles avant 104 et arrière 106 occupent une position reculée de repos et les deux tiges longitudinales avant 56 et arrière 112 occupent la position rétractée arrière. La soupape de décharge 42 décrite à la figure 1 est par conséquent fermée et tous les gaz d'échappement sont dirigés vers la turbine 18
du turbocompresseur 16.
La figure 6 illustre un fonctionnement du dispositif de
commande 14 correspondant à un troisième mode de fonction-
nement déchargé de la turbine 18. Cette configuration correspond à une utilisation suralimentée du moteur 12, pour laquelle il est nécessaire d'interrompre l'entraînement du turbocompresseur 16, par exemple lorsque le moteur tourne à haut régime, et que la pression importante des gaz d'échappement risquerait de causer une détérioration des aubes et des paliers de la turbine 18. Dans ce cas, la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24
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précédemment décrit est la surpression Psur, due à la rotation du compresseur 22 du turbocompresseur 16. Les moyens de commande (non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la surpression Psur et la
pression atmosphérique Pa aux entrées 62 et 64.
Par suite, la surpression Psur et la pression atmosphérique Pa règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106. Par ailleurs, la 0o pression atmosphérique Pa règne dans la portion de partie arrière 76 comprise entre la paroi mobile arrière 94 et l'extrémité arrière 88, du fait de la communication entre cette
portion et l'atmosphère par l'intermédiaire de l'entrée 63.
D'une manière analogue, la pression atmosphérique Pa règne dans la portion de partie avant 72 comprise entre la paroi mobile 92 et l'extrémité avant 88, du fait de la communication entre cette portion et l'atmosphère par l'intermédiaire du
perçage 79.
La différence de pression entre la chambre avant 104 et la portion de partie avant 72 située à l'avant de la paroi mobile avant 92 provoque le déplacement de la paroi mobile avant 92 vers l'avant. Par suite, la coupelle avant 108 et la tige longitudinale avant 56 se déplacent vers l'avant à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal vers l'arrière de la queue 43 de la soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le by-pass 40 et de dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit d'échappement 26. La décharge de la turbine 18 permet avantageusement de ralentir le régime de rotation du turbocompresseur 16. Le sens des déplacements de la tige
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longitudinale avant 56 et de la soupape 42 est indiqué par les flèches. D'une manière analogue, la figure 7 illustre un fonctionnement du dispositif de commande 14 correspondant à un quatrième mode de fonctionnement déchargé de la turbine 18 précédemment décrite. Cette configuration correspond à une utilisation atmosphérique du moteur 12, pour laquelle il n'est pas souhaitable d'entraîner le turbocompresseur 16, par
exemple lorsque le moteur tourne au ralenti ou à faible régime.
Dans ce cas, la pression régnant à l'intérieur du collecteur d'admission 24 précédemment décrit est la dépression Pdep, due à l'aspiration des gaz d'admission par les cylindres du moteur 12. Les moyens de commande (non représentés) commandent l'électrovanne pneumatique 60 précédemment 1is décrite à la figure 1 de sorte que celle-ci distribue respectivement la pression atmosphérique Pa et la dépression Pdep aux entrées 62 et 64. Par suite la pression atmosphérique Pa et la dépression Pdep règnent respectivement dans la chambre avant 104 et dans la chambre arrière 106. La différence de pression entre la chambres arrière 104 et la portion de partie arrière 76 située à l'arrière de la paroi mobile arrière 94 provoque le déplacement de la paroi mobile arrière
94 vers l'avant à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 111.
Par suite, la coupelle arrière 114 entraîne vers l'avant la tige longitudinale arrière 112 qui déforme le diaphragme souple 93, qui traverse l'orifice 91, et qui appuie sur la paroi mobile avant 92, laquelle entraîne simultanément vers l'avant la coupelle avant 108 et la tige longitudinale avant 56 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 110. Il s'ensuit, conformément aux enseignements de la figure 1, un déplacement longitudinal vers l'arrière de la queue 43 soupape 42 de décharge de turbine qui a pour conséquence d'ouvrir le by-pass 40 et de
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dévier les gaz d'échappements directement vers le conduit d'échappement 26. Le sens des déplacements de la tige longitudinale avant 56 et de la soupape 42 est indiqué par les flèches. Avantageusement, les moyens de commande (non représentés) assurent comme dans le premier mode de réalisation de l'invention, le passage d'un mode de
fonctionnement déchargé à l'autre.
En effet, dans le cas d'une accélération ou d'une 1o décélération brutale du moteur 12, il est nécessaire que l'électrovanne pneumatique puisse établir dans les chambres avant 104 et arrière 106 les pressions adéquates. En fonction des valeurs de la raideur des ressorts 110 et 111 et de la rigidité des parois mobiles 92, 94, et du diaphragme souple 93, le dispositif 14 peut réagir plus ou moins rapidement. Pour plus de sûreté, et de façon non limitative de l'invention, on peut prévoir que les moyens de commande commandent à l'électrovanne pneumatique de repasser par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, qu'il s'agisse d'une transition du premier mode de fonctionnement déchargé de la
turbine vers le deuxième, ou du deuxième vers le premier.
Avantageusement, le passage par le mode de fonctionnement chargé de la turbine, correspondant à l'établissement de la pression atmosphérique simultanément dans les deux chambres avant 104 et arrière 106 permet d'éviter qu'à un moment quelconque il n'existe une surpression Psur d'un côté du diaphragme souple 93, et une dépression Pdep de l'autre
côté, ce qui risquerait d'endommager le diaphragme souple 93.
Le dispositif 14 permet donc avantageusement de commander le fonctionnement d'un turbocompresseur 16, y
compris pour de faibles régimes de rotation du moteur 12.
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Claims (10)
1. Dispositif (14) de commande d'une soupape (42) de décharge de débit des gaz d'échappement envoyés à la roue de turbine (18) d'un turbocompresseur (16) d'un moteur (12) à combustion interne, du type qui comporte un boîtier (58) de pression, à l'intérieur duquel sont agencées deux parois mobiles transversales avant (92) et arrière (94), qui délimitent longitudinalement dans le boîtier (58) des chambres de io pression avant (104) et arrière (106) qui sont susceptibles d'être soumises à différentes pressions, notamment la pression atmosphérique (Pa), une surpression (Psur) ou une dépression (Pdep) d'un collecteur d'admission (24) du moteur (12), du type dans lequel un côté avant de la paroi mobile transversale avant (92) coopère avec une tige de commande longitudinale (56) qui est susceptible d'occuper une position rétractée et une position étendue dans laquelle elle provoque l'ouverture de la soupape (42) de décharge de turbine (18), et du type dans lequel la paroi mobile transversale arrière (94) comporte un côté avant qui coopère avec une deuxième tige longitudinale
(112),
caractérisé en ce que les deux tiges sont distinctes et en ce que la deuxième tige longitudinale (112) est susceptible de venir d'une position rétractée à une position étendue vers I'avant au contact du côté arrière de la paroi mobile transversale avant (92) pour solliciter celle-ci vers sa position étendue d'ouverture de la soupape (42) de décharge de turbine (18).
2. Dispositif (14) de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de pression avant (104) est délimitée longitudinalement par les deux parois mobiles transversales (92,94), et en ce que la deuxième chambre (106)
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de pression est délimitée par la paroi mobile transversale arrière (94) et par une paroi fixe (88) du boîtier (58) de pression.
3. Dispositif (14) de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième tige longitudinale (112) sollicite en position étendue la paroi mobile transversale avant (92) vers la position d'ouverture de la soupape (42) lorsque la pression à laquelle est soumise la chambre de pression avant (104) est inférieure à celle à laquelle est soumise la chambre
io de pression arrière (106).
4. Dispositif (14) de commande selon la revendications
3, caractérisé en ce que, dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine (18), les chambres de pression avant (104) et arrière (106) sont soumises respectivement à la pression atmosphérique (Pa) et à la surpression (Psur) du
collecteur (24) d'admission.
5. Dispositif (14) de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine (18), les chambres de pression avant (104) et arrière (106) sont soumises respectivement à la dépression (Pdep) du collecteur (24) d'admission et à la
pression atmosphérique (Pa).
6. Dispositif (14) de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de pression avant (104) est délimitée à l'avant par la paroi mobile transversale avant (92) et à l'arrière par une cloison transversale rigide (89) qui est interposée longitudinalement dans le boîtier (58) entre les deux parois mobiles transversales (92, 94), et en ce que la chambre de pression arrière (106) est délimitée à l'avant par la cloison transversale rigide (89) et à l'arrière par la paroi mobile transversale arrière (94), la cloison rigide (89) comportant un orifice (91) au travers duquel la deuxième tige B3tS.D()C longitudinale (112) est susceptible de coulisser de manière étanche.
7. Dispositif (14) de commande selon la revendication 6 caractérisé en ce que la deuxième tige longitudinale (112) est sollicitée vers sa position étendue lorsque la pression à laquelle est soumise la chambre de pression arrière (106) est inférieure à celles auxquelles sont soumises les autres parties
du boîtier (58).
8. Dispositif de commande (14) selon la revendication 7, io caractérisé en que, dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine (18), les chambres de pression avant (104) et arrière (106) sont soumises respectivement à la surpression (Psur) du collecteur d'admission (24) et à la pression atmosphérique (Pa), la première tige longitudinale (56) étant sollicitée vers sa position étendue par la paroi transversale
mobile avant (92).
9. Dispositif de commande (14) selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans un mode de fonctionnement déchargé de la turbine (18), les chambres de pression avant (104) et arrière (106) sont soumises respectivement à la pression atmosphérique (Pa) et à la dépression (Pdep) du collecteur d'admission (24), la deuxième tige longitudinale (112) étant sollicitée dans sa position étendue par la paroi transversale mobile arrière (94) pour prendre appui sur la paroi transversale mobile avant (92) et solliciter la première tige
longitudinale (56) vers sa position étendue.
10. Dispositif (14) de commande selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans
un mode de fonctionnement chargé de la turbine (18), les chambres de pression avant (104) et arrière (106) sont soumises à la pression atmosphérique (Pa), les deux tiges
occupant une position rétractée.
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Effective date: 20160531 |