FR2809769A1 - Systeme de commande de turbocompresseur - Google Patents
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Abstract
Le système de commande de turbocompresseur pour moteur (10) inclut un mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement raccordé à un orifice d'entrée des gaz (26). Ce mécanisme inclut un passage interne (30) entourant un rotor de turbine (28), un passage externe (31) entourant le passage interne (30) et une soupape de changement (40). Cette soupape (40) ferme le passage externe (31) à une faible vitesse de rotation du moteur (10) et ouvre la communication entre le passage externe (31) et l'orifice d'entrée (26) dans une plage de vitesses de rotation intermédiaire du moteur (10). Un passage de dérivation (50) est raccordé à l'orifice d'entrée (26) et à un orifice de sortie (29). Une soupape de dérivation (60) disposée dans le passage de dérivation (50) ouvre le passage de dérivation pour dériver les gaz d'échappement autour du rotor de la turbine dans une plage de vitesses de rotation élevées du moteur (10).
Description
SYSTEME DE COMMANDE DE TURBOCOMPRESSEUR
La présente invention concerne, en général, un système
de commande d'un turbocompresseur. Plus précisément, la pré-
sente invention concerne un système pour commander les opéra-
tions des turbocompresseurs qui peuvent changer la capacité
rotationnelle du rotor de la turbine.
Un type connu d'un turbocompresseur qui peut changer la capacité rotationnelle du rotor de la turbine est décrit à la page B-100 de Nissan "Pressage"Operational Manual publié en juin 1998. Ce turbocompresseur connu est destiné à un moteur
diesel pour automobile. Le turbocompresseur comprend un in-
jecteur et une soupape de commande de pression négative. La
soupape de commande de pression négative commande une posi-
tion de l'injecteur afin de changer un écoulement des gaz d'échappement de sorte que la capacité rotationnelle du rotor
de la turbine peut être changée. Dans ce système, afin d'ob-
tenir une capacité suffisante du rotor de la turbine dans une
plage des basses vitesses du moteur, il devrait être néces-
saire de diminuer la capacité rotationnelle du rotor de la
turbine dans une plage de vitesses élevées du moteur.
Comme on l'a précédemment mentionné, les turbocompres-
seurs connus diminuent la capacité rotationnelle du rotor de
la turbine dans une plage de vitesses élevées du moteur.
Il devrait être désirable de proposer un système de com-
mande d'un turbocompresseur qui a un rendement encore amélio-
ré du turbocompresseur sur toute la plage entière des vites-
ses du moteur que les turbocompresseurs connus décrits ci-
dessus. En considérant ce qui précède, un premier aspect de la présente invention implique un système de commande pour un turbocompresseur appliqué à un moteur comprenant une turbine disposée dans un passage d'échappement du moteur, la turbine comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour les gaz d'échappement du passage, un compresseur disposé dans un passage d'admission du moteur et entraîné par la turbine, un passage de dérivation raccordant l'orifice d'entrée et
l'orifice de sortie de la turbine, une première soupape dis-
posée dans la turbine de façon à changer la capacité ou rende
ment de la turbine, une seconde soupape disposée dans le pas-
sage de dérivation de façon à commander la quantité de déri-
vation des gaz d'échappement s'écoulant par le passage de dé-
rivation, caractérisé en ce que les ouvertures des première et seconde soupapes sont commandées dans différentes plages de rotation du moteur, respectivement. En conformité avec ce système de commande, les ouvertures des première et seconde soupapes peuvent être commandées dans une plage de rotation différente appropriée du moteur, respectivement, de façon à
faire que la capacité ou le rendement de la turbine soit ap-
propriée. Le rendement suffisant de la turbine est obtenue
dans la plage entière de rotation du moteur.
De préférence, les première et seconde soupapes sont comman-
dées par le soupape de commande de pression négative, une sortie de la pression négative étant variable, l'ouverture d'une des première et seconde soupapes est variée entre des première et seconde limites d'ouverture à l'intérieur de la première plage de sortie de pression négative de la soupape de commande de pression négative et l'ouverture de l'autre soupape des première et seconde soupapes est variée entre les première et seconde limites d'ouverture à l'intérieur de la seconde plage de sortie de pression négative de la soupape de
commande de pression négative. Les première et seconde soupa-
pes sont commandées par une seule soupape de commande de pression négative, de sorte que le système de commande est
d'une construction simple.
Encore de préférence, la seconde plage de sortie de
pression négative est utilisée dans la plage de rotation in-
termédiaire du moteur et la première plage de sortie de pres-
sion négative est utilisée dans la plage de rotation élevée du moteur. Les première et seconde soupapes fonctionnent dans
différentes plages de rotation appropriées du moteur, respec-
tivement, de sorte que le rendement suffisant de la turbine
est obtenue dans la plage de rotation du moteur entière.
En conformité avec un autre aspect de l'invention, un
système de commande d'un turbocompresseur pour un moteur in-
dclut un orifice d'entrée d'air, un orifice de sortie d'air, un orifice d'entrée des gaz d'échappement et un orifice de
sortie des gaz d'échappement. Un rotor du compresseur est ac-
couplé à une extrémité d'un arbre et disposé entre l'orifice d'entrée d'air et l'orifice de sortie d'air. Un rotor de la
turbine est accouplé à l'autre extrémité de l'arbre et dispo-
sé entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement et l'ori-
fice de sortie des gaz d'échappement.
Un mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappe-
ment entourant le rotor de la turbine est accouplé à l'ori-
fice d'entrée des gaz d'échappement. Le mécanisme de commande des gaz d'échappement inclut un passage interne entourant le
rotor de la turbine et un passage externe entourant le pas-
sage interne. Le mécanisme de commande des gaz d'échappement inclut, en outre, une soupape de changement pour ouvrir la communication entre le passage externe et l'orifice d'entrée des gaz d'échappement dans une première plage de vitesses de rotation du moteur. Un passage de dérivation est raccordé à l'orifice d'entrée des gaz d'échappement et à l'orifice de sortie des gaz d'échappement. Une soupape de dérivation est
disposée dans le passage de dérivation pour ouvrir la commu-
nication entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement et l'orifice de sortie des gaz d'échappement dans une plage de vitesses de rotation plus élevées du moteur que la première
plage de vitesses de rotation du moteur.
Ce qui précède et caractéristiques supplémentaires de la présente invention deviendront plus apparents à partir de la
description détaillée suivante lorsque lue en se référant aux
dessins annexés sur lesquels des éléments identiques sont dé-
signés par des références numériques identiques et parmi les-
quels: la figure 1 est une vue en coupe simplifiée d'un système de commande d'un turbocompresseur en conformité avec un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un graphique montrant une pression négative de sortie de la soupape de pression négative représentée à la figure 1;
la figure 3 est un graphique montrant l'ouverture de la sou-
pape de la soupape représentée à la figure 1;
la figure 4 est un graphique montrant l'ouverture de la sou-
pape de la soupape de dérivation représentée à la figure 1;
la figure 5 est un tableau montrant le fonctionnement du sys-
tème de commande d'un turbocompresseur représenté à la figure 1;
la figure 6 est un graphique montrant la capacité rotation-
nelle du rotor de la turbine représentée à la figure 1; la figure 7 est une vue en coupe simplifiée d'un système de commande d'un turbocompresseur en conformité avec un second mode de réalisation de la présente invention;
la figure 8 est un tableau montrant le fonctionnement du sys-
tème de commande d'un turbocompresseur représenté à la figure 7; la figure 9 et un organigramme montrant le fonctionnement du
système de commande du turbocompresseur représenté à la fi-
gure 7; et la figure 10 est un graphique montrant l'ouverture de soupape de la soupape de dérivation représentée à la figure 7. En se référant la figure 1, un moteur 10 pour automobile est raccordé à un passage admission d'air 11 et à un passage des gaz d'échappement 12. Le moteur 10 est muni d'un capteur
de rotation 13 pour détecter une vitesse de rotation du mo-
teur 10. Un turbocompresseur 20 comprend un compresseur 23 et une turbine 27. Le compresseur 23 se raccorde à un orifice
d'entrée d'air 21 et à un orifice de sortie d'air 22. L'ori-
fice de sortie d'air 22 est raccordé au passage d'admission d'air 11 du moteur 10. Un compresseur 23 du turbocompresseur 20 inclut un rotor de compresseur 24 placé entre l'orifice d'entrée d'air 21 et l'orifice de sortie d'air 22. Le rotor du compresseur 24 est accouplé à un arbre 25. Le passage des gaz d'échappement 12 du moteur 10 est raccordé à un orifice d'entrée des gaz d'échappement 26 qui est, en outre, raccordé à une turbine 27. La turbine 27 inclut un rotor de turbine 28 qui est accouplé à l'arbre 25. La turbine 27 est raccordée à
l'orifice de sortie des gaz d'échappement 21.
Le rotor du compresseur 24 est mis en rotation en même
temps que le rotor de la turbine 28 lorsque les gaz d'échap-
pement délivrés par le moteur 10 font tourner le rotor de la turbine 28. La turbine 27 inclut, en outre, une partie en spirale interne 30 comme passage interne et une partie en
spirale externe 31 comme passage externe. La partie en spi-
rale interne 30 est positionnée au niveau du côté interne de la turbine 27 et entoure le rotor de la turbine 28. La partie
en spirale externe 31 est positionnée au niveau du côté ex-
terne de la partie en spirale interne 30 et entoure aussi le rotor de la turbine 28. Une ouverture 32 est ménagée pour
raccorder la partie en spirale externe 30 à l'orifice d'en-
trée des gaz d'échappement 26. La partie en spirale externe
31 est raccordée à la partie en spirale interne 30 par l'in-
termédiaire de fentes 33. Une soupape de changement 40 inclut une soupape 41 qui est connectée à un organe de commande de pression négative 42 par l'intermédiaire d'une transmission
43. La soupape de changement 40 ferme l'ouverture 32.
Le turbocompresseur 20 inclut, en outre de nombreuses
parties, par exemple, des logements, des paliers et un méca-
nisme de refroidissement, mais ils sont omis du dessin repré-
senté à la figure 1. Un exemple de turbocompresseur qui peut être utilisé dans le système de commande de turbocompresseur est décrit dans la publication de brevet japonais n 2000-130 publiée le 9 mai 2000. Comme cela est décrit dans cette publication, une soupape de changement change le rendement ou
la capacité de la rotation de la turbine en changeant l'écou-
lement des gaz d'échappement appliqués au rotor de la tur-
bine.
Comme cela est représenté à la figure 1, lorsque la sou-
pape de changement 40 ouvre l'ouverture 32, les gaz d'échap-
pement s'écoulent dans la partie en spirale interne 30 et dans la partie en spirale externe 31. Lorsque la soupape de changement 40 ferme l'ouverture 32, les gaz d'échappement
s'écoulent seulement dans la partie en spirale interne 30.
Lorsque la soupape 40 commande continuellement une ouverture de l'ouverture 32, une quantité des gaz d'échappement qui s'écoulent dans la partie en spirale externe 31 peut être commandée. Un passage de dérivation 50 est raccordé entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement 26 et l'orifice de sortie des gaz d'échappement 29. Une soupape de dérivation 60 est placée dans le passage de dérivation 50 pour fermer le passage de dérivation 50. La soupape de dérivation 60 inclut une soupape
61 qui est raccordée à un organe de commande de pression né-
gative 62 par l'intermédiaire d'une transmission 63. La sou-
pape de dérivation 60 change le rendement ou la capacité du rotor de la turbine 28 en commandant une quantité des gaz d'échappement qui peuvent être dérivés de la turbine 27 à
travers le passage de dérivation 50.
Une soupape de commande de pression négative 60 est pré-
vue pour commander le niveau de la pression négative appli-
quée à l'organe de commande 42 de la soupape de changement 40
et à l'organe de commande 63 de la soupape de dérivation 60.
La soupape de commande à pression négative 70 inclut un élec-
tro-aimant 71. Un régulateur électrique 73 est relié à l'électro-aimant 71 et au capteur de vitesse de rotation du moteur 13. Le régulateur 73 commande l'électro-aimant 71 en conformité avec une surpression désirée déterminée sur la
base des conditions, telles que vitesse de rotation du mo-
teur, capacité du moteur 10 et condition du châssis monté
avec le moteur 10. Le régulateur 73 commande un rapport cy-
clique de l'énergie électrique délivrée à l'électro-aimant
71, comme cela est représenté à la figure 2. Le rapport cy-
clique varie de 0 pour cent à 100 pour cent, c'est-à-dire un rapport d'un état marche/arrêt de l'énergie électrique. Une
pression négative est délivrée par une source de pression né-
gative 72, par exemple, la pression d'admission d'air du mo-
teur 10.
Comme cela est représenté à la figure 2, une pression
négative délivrée par la soupape de commande de pression né-
gative 70 est à la pression minimale de 0 au rapport cyclique
de 0 %, à une pression intermédiaire de A à un rapport cycli-
que intermédiaire de X % et atteint la pression négative
maximale de B au rapport cyclique de 100 %. L'organe de com-
mande 42 de la soupape de changement 40 est réglé, en ajus-
tant des ressorts et des membranes fournis avec l'organe de
commande 42, pour opérer comme cela est représenté à la fi-
gure 3 en conformité avec la pression négative délivrée par
la soupape de commande de pression négative 70.
Comme cela est représenté à la figure 3, pendant une plage de changement de pression négative de 0 à la pression A
(la première plage de pression négative), la soupape 41 main-
tient l'ouverture 32 à la position totalement ouverte (la se-
conde position). Lorsque la pression négative passe de la pression A à B (la seconde plage de pression négative), la soupape 40 commence à fermer progressivement l'ouverture 32 depuis la position totalement ouverte (la seconde position) à
la position fermée (la première position).
L'organe de commande 62 de la soupape de dérivation 60 est réglé, en ajustant des ressorts et des membranes fournis
avec l'organe de commande 62, pour opérer comme cela est re-
présenté à la figure 4 en conformité avec la pression néga-
tive appliquée par la soupape de commande de pression néga-
tive 70. Lorsque la pression négative passe de la pression 0 à la pression A (la première plage de pression négative), la soupape 61 commence à fermer progressivement l'ouverture de
passage de dérivation 50 depuis la position totalement ou-
verte à la position fermée. Pendant une plage de changement de pression négative de la pression A à B (la seconde plage de pression négative), la soupape 61 maintient l'ouverture du
passage de dérivation 50 à la position fermée.
La figure 5 est un tableau montrant les conditions de commande de la soupape de commande de pression négative 70, de la soupape de changement 40 et de la soupape de dérivation 60 en conformité avec la rotation du moteur. Dans une plage de vitesses basses de rotation du moteur, le rapport cyclique de l'énergie électrique appliquée à l'électro-aimant 71 de la soupape de commande de pression négative 70 est de 100 % de
sorte que la soupape de changement 40 et la soupape de déri-
vation 60 sont commandées à la position fermée. Dans la plage des vitesses intermédiaires de rotation du moteur, le rapport cyclique varie entre 100 % à X % de sorte que la soupape de changement 40 est commandée à une position entre la position
fermée et la position totalement ouverte tandis que la sou-
pape de dérivation 60 est fermée. Dans la plage des vitesses
élevées de rotation du moteur, le rapport cyclique varie en-
tre X % à 0 % de sorte que la soupape de dérivation 60 est
commandée à une position entre la position fermée et la posi-
tion totalement ouverte tandis que la soupape de changement
est commandée à la position totalement ouverte.
Dans la plage des vitesses basses de rotation du moteur, la soupape de changement 40 et la soupape de dérivation 60 sont toutes les deux fermées de sorte que seul la partie en spirale interne 30 est efficace pour faire tourner le rotor de la turbine 28 alors que la soupape de dérivation 60 est
fermée. Avec cette commande, le système peut procurer la ro-
tation de la turbine la plus efficace pour obtenir une sur-
pression désirée.
Dans la plage des vitesses intermédiaires de rotation du moteur, alors que la soupape de dérivation 60 est maintenue à la position fermée, la soupape de changement 40 est commandée de la position fermée à la position totalement ouverte. Alors que le passage de dérivation 50 est fermée, le système peut utiliser l'une quelconque de la partie en spirale interne 30 ou de la partie en spirale externe 31 pour faire tourner de
manière efficace le rotor de la turbine 28. Avec cette com-
mande, le système peut procurer la rotation de la turbine la plus efficace dans la plage des vitesses intermédiaires du
moteur. En outre, la soupape de changement 4à peut être com-
mandée à une position intermédiaire d'une manière telle que
les parties en spirale interne et externe 30 et 31 sont effi-
caces pour faire tourner le rotor de la turbine 28. Dans ce cas, le système peut procurer une commande plus sensible de
l'efficacité rotationnelle du rotor de la turbine 28.
Dans la plage des vitesses élevées de rotation du mo-
teur, la soupape de dérivation 60 est commandée entre la po- sition fermée et la position totalement ouverte tandis que la
soupape de changement 40 est maintenue à la position totale-
ment ouverte. Avec cette commande, en ouvrant le passage de
dérivation, le système peut procurer la rotation de la tur-
bine la plus efficace dans la plage des vitesses élevées du moteur.
Dans ce mode de réalisation, une seule soupape de com-
mande de pression négative 70 commande l'organe de commande 42 de la soupape de changement 40 et l'organe de commande 62 de la soupape de dérivation 60. Les organes de commande ont
des caractéristiques opérationnelles différentes, comme ex-
pliqué ci-dessus, et deviennent efficaces dans des plages de vitesses de rotation du moteur différentes. Ceci fait que le
système est d'une structure simple.
La figure 6 est un graphique montrant le fonctionnement du système de commande du turbocompresseur. Comme cela est
représenté à la figure 6, le système ne diminue pas l'effica-
cité rotationnelle du rotor de la turbine même lorsque la vi-
tesse de rotation du moteur est dans la plage des vitesses élevées. Le système peut délivrer une surpression au moteur
sur toute la plage des vitesses de rotation du moteur.
Le système de commande du turbocompresseur commande la
soupape de commande de changement 40 et la soupape de dériva-
tion 60 séparément dans des plages différentes de vitesses du moteur dans lesquelles chaque soupape 40 et 60 peut assurer au rotor de la turbine 28 la rotation la plus efficace. En conséquence, l'efficacité ou capacité du rotor de la turbine
peut être suffisamment maintenue sur toute la plage des vi-
tesses de rotation du moteur. En outre, les plages des vites-
ses peuvent être ajustées dans la plage des vitesses intermé-
diaires ou dans la plage des vitesses élevées de la rotation
du moteur afin de maintenir le fonctionnement le plus effi-
cace du rotor de la turbine sur toute la plage des vitesses
du moteur.
Le système précédemment mentionné commute la commande de l'ouverture de la soupape de la soupape de changement 40 à
celle de la soupape de dérivation 60 à une pression prédéter-
minée A. Il n'y a pas de zone de chevauchement de la commande
de l'ouverture entre la soupape de changement 40 et la sou-
pape de dérivation 60. Toutefois, les soupapes 40 et 60 peu-
vent être réglés pour avoir une zone de chevauchement de l'ouverture en ajustant les conditions des ressorts et des
membranes des organes de commande 42 et 62. En d'autres ter-
mes, la première plage de pression négative et la seconde
plage de pression négative peuvent se chevauchent.
Dans ce système, la soupape de commande de pression né-
gative 70 commande la soupape de changement 40 et la soupape
de dérivation 60. Toutefois, un organe de commande à électro-
aimant, par exemple, peut être remplacé par un organe de com-
mande de pression négative. De plus, dans ce système, un rap-
port cyclique de l'énergie délivrée est modifié pour comman-
der la soupape de commande de pression négative 70. Toute-
fois, tout procédé de commande qui peut commander une pres-
sion de sortie de manière linéaire peut être appliqué.
En se référant à la figure 7, un système de commande de
turbocompresseur d'un second mode de réalisation de la pré-
sente invention sera expliqué. Toutefois, les explications
concernant les mêmes parties désignées par les mêmes référen-
ces numériques, comme il est représenté à la figure 1, seront omises. A la figure 7, une soupape de dérivation 160 inclut une soupape 161 qui est connectée à un organe de commande de pression positive 162 par l'intermédiaire d'une transmission 163. Une soupape de pression 180 qui inclut un électro-aimant
181 est raccordée à l'orifice de sortie d'air 22 à une posi-
tion en aval 182 du compresseur 23. La soupape de commande de pression 180 commande un niveau de pression positive appli- quée à l'organe de commande de pression positive 162 de la soupape de dérivation 160. Par comparaison avec le premier
mode de réalisation, le second mode de réalisation est diffé-
rent du premier mode de réalisation du fait que les organes de commande 42 et 162 ont leurs propres soupape de commande de pression négative 170 et soupape de commande de pression
, respectivement.
Un régulateur électrique 173 incluant un ordinateur est prévu pour commander les électro-aimants 71 et 171. Le moteur
10 est muni d'un capteur de rotation 13 pour détecter la vi-
tesse de rotation du moteur 10. Le moteur 10 est, en outre, munis d'un débitmètre d'air 14 en amont du turbocompresseur pour détecter un débit d'air représentant une charge du moteur. Un capteur de position 44 est prévu avec la soupape
de changement 40 pour détecter une ouverture de la soupape.
Au lieu d'utiliser une ouverture de la soupape, un rapport cyclique de l'énergie à appliquer à la soupape de commande de
pression négative 70 peut être utilisée du fait qu'une ouver-
ture de la soupape correspond à un rapport cyclique de l'énergie appliquée. Les signaux el du capteur de rotation 13, e2 du débitmètre d'air 14 et e3 du capteur de position 44
sont entrés dans le régulateur électrique 73.
Dans le second mode de réalisation, bien que la soupape de changement 40 soit commandée de la même manière que dans le premier mode de réalisation, la soupape de dérivation 160 est commandée comme il est représenté à la figure 8. Dans les plages de vitesses basses et intermédiaires de la rotation du
moteur, la soupape de dérivation 160 est maintenue à la posi-
tion fermée (la première position d'ouverture). Dans la plage
des vitesses élevées de rotation du moteur, la soupape de dé-
rivation 160 est commandée à une position située entre la po-
sition fermée et la position totalement ouverte (la seconde position d'ouverture). En se référant à l'organigramme représenté à la figure 9, les détails de la commande seront expliqués. Le système démarre à une étape Si. Un signal de rotation du moteur et un signal de débit d'air comme charge du moteur sont entrés dans l'ordinateur à l'étape S2. Le système détermine le rapport cyclique de l'énergie électrique délivrée à la soupape de commande de pression négative 70 sur la base de tables de correspondance pré-installées dans l'ordinateur en conformité avec les signaux d'entrée et délivre l'énergie électrique à la soupape de commande de pression négative 70 à une étape S3. À une étape S4, le système détermine si une ouverture de soupape de la soupape de changement 40 devient plus grande qu'une valeur prédéterminée 0. Si l'ouverture de la soupape est plus grande que la valeur prédéterminée, le système va à une étape S6. À l'étape S6, le système sort un signal pour fermer la soupape de commande de pression 180 d'une manière telle que la soupape de commande de pression 180 ferme la soupape de dérivation 160. Ensuite, le système revient à l'étape S2. À l'étape S4, si l'ouverture de la soupape est plus grande que l'ouverture prédéterminée 0, le système va à
l'étape S5. À l'étape S5, le système sort un signal pour ou-
vrir la soupape de commande de pression 180 de sorte que la soupape de commande de pression 180 délivre la surpression à la soupape de dérivation 160. La soupape de dérivation 160 est positionnée à un certain état d'ouverture située entre la
position fermée et la position totalement ouverte en confor-
mité avec le niveau de la surpression de l'orifice de sortie 22. En d'autres termes, la soupape de commande de pression
est ouverte pour délivrer la surpression qui est compres-
* sée par la turbine de compresseur 23 dans l'orifice de sortie
d'air raccordé au moteur 10, à la soupape de dérivation 160.
La soupape de dérivation 160 fait varier son ouverture en conformité avec la surpression présente dans l'orifice de
sortie d'air 22. Ensuite, le système revient à l'étape S2.
La figure 10 montre les opérations de la soupape de com-
mande de pression négative 70 et de la soupape de commande de pression 180. Dans la plage des vitesses basses du moteur, les deux soupapes 70 et 180 sont fermées. Dans la plage des vitesses intermédiaires du moteur, la soupape de commande de pression négative 70 commence à s'ouvrir alors que la soupape
de commande de pression 180 est maintenue à la position fer-
mée. Dans la plage des vitesses élevées du moteur, lorsque
l'ouverture de la soupape de changement 40 atteint une ouver-
ture prédéterminée 0, la soupape de commande de pression né-
gative 70 est maintenue à une ouverture prédéterminée et la soupape de commande de pression 180 est ouverte à l'ouverture prédéterminée. Dans ce mode de réalisation, une ouverture prédéterminée de la soupape de commande de pression 70 et une ouverture prédéterminée de la soupape de commande de pression sont fixées à la même ouverture. Toutefois, une ouverture prédéterminée de la soupape de commande de pression 180 peut être ajustée à une ouverture différente par rapport à celle de la soupape de commande de pression négative 70, telle que la position totalement ouverte. Dans un tel cas, la soupape de commande de pression 180 est commandée entre la position fermée et la position totalement ouverte par la pression de l'orifice d'entrée 22. Une commande pour commuter la plage de
fonctionnement depuis une plage de fonctionnement de la sou- pape de changement 40 à une plage de fonctionnement de la
soupape de dérivation 160 peut être simplifiée.
Dans ce second mode de réalisation, le capteur de posi-
tion 44 est prévu avec la soupape de changement 40 pour dé-
tecter une ouverture de la soupape 41. Toutefois, une ouver-
ture de la soupape 41 correspond à un niveau de pression né-
gative délivré à l'organe de commande 42, lequel est décidé par un rapport cyclique de l'énergie électrique délivrée à la soupape de commande de pression négative 70. En conséquence, un rapport cyclique peut être utilisé pour déterminer si une ouverture de la soupape 41 est supérieure à une ouverture prédéterminée. Les principes, le mode de réalisation préféré et le mode de fonctionnement de la présente invention ont été décrits dans le mémoire descriptif précédent. Toutefois, l'invention qui est destinée être protégée n'est pas considérée comme limitée au mode de réalisation particulier décrit. En outre, le mode
de réalisation décrit ici doit être considéré comme illustra-
tive plutôt que limitatif. Des variations et des changements peuvent être effectués par d'autres et équivalents employés
sans sortir de l'esprit de la présente invention. En consé-
quence, il est expressément considéré que toute variation ou
équivalence qui tombent l'intérieur de la portée et de l'es-
prit de l'invention seront englobés dans celle-ci.
Claims (21)
1. Système de commande de turbocompresseur pour un moteur (10) caractérisé en ce qu'il comprend: un orifice d'entrée d'air (21); un orifice de sortie d'air (22); un orifice d'entrée des gaz d'échappement (26); un orifice de sortie des gaz d'échappement (29); un arbre (25); un rotor de compresseur (24) accouplé à une extrémité de l'arbre (25) et disposé entre l'orifice d'entrée d'air (21) et l'orifice de sortie d'air (22); un rotor de turbine (28) accouplé à l'autre extrémité de l'arbre (25) et disposé entre l'orifice d'entrée des gaz
d'échappement (26) et l'orifice de sortie des gaz d'échappe-
ment (29); un mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement
entourant le rotor de la turbine (28), le mécanisme d'écoule-
ment des gaz d'échappement étant raccordé à l'orifice d'en-
trée des gaz d'échappement (26) et commandant la communica-
tion entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et le rotor de la turbine dans une première plage de vitesses de rotation du moteur (10); un passage de dérivation (50) raccordé à l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et à l'orifice de sortie des gaz d'échappement (29); et une soupape de dérivation (60) disposée dans le passage de dérivation (50), la soupape de dérivation (60) commandant la communication entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et l'orifice de sortie des gaz d'échappement (29) dans
une seconde plage de vitesses de rotation du moteur (10).
2. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 1, caractérisé en ce que le système de commande de turbocompresseur comprend, en outre, une soupape de commande
de pression (70) raccordée au mécanisme de commande d'écoule-
ment des gaz d'échappement et à la soupape de dérivation (60), la soupape de commande de pression (70) commandant le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement dans une première plage de pression prédéterminée correspondant à la première plage de vitesses de rotation du moteur (10) et
la soupape de dérivation (60) à une position entre une pre-
mière ouverture prédéterminée et une seconde ouverture prédé-
terminée dans une seconde plage de pression prédéterminée correspondant à la seconde plage de vitesses de rotation du
moteur (10).
3. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 2, caractérisé en ce que la première plage de vitesses de rotation correspond à une plage de vitesses de rotation intermédiaires du moteur (10) et la seconde plage de vitesses de rotation correspond à une plage de vitesses de rotation
élevées du moteur (10).
4. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 3, caractérisé en ce que le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement inclut une soupape de changement (40) qui ferme la communication entre le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement et l'orifice
d'entrée des gaz d'échappement (26).
5. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 4, caractérisé en ce que la soupape de changement (40) est commandée à une position entre la position fermée et la
position totalement ouverte alors que la soupape de dériva-
tion (60) est fermée dans la plage des vitesses de rotation intermédiaires du moteur (10), la soupape de dérivation (60)
étant commandée en une position située entre la première ou-
verture prédéterminée et la seconde ouverture prédéterminée
alors que la soupape de changement (40) est totalement ou-
verte dans la plage de vitesses de rotation élevées du moteur
(10), et la soupape de changement (40) et la soupape de déri-
vation (60) sont fermées dans la plage des vitesses de rota-
tion basses du moteur (10).
6. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 1, caractérisé en ce que le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement inclut un passage interne (30)entourant le rotor de la turbine, un passage externe
(31)entourant le passage interne (30)et une soupape de chan-
gement (40) qui ferme un passage du passage interne (30)ou du
passage externe.
7. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 6, caractérisé en ce que la soupape de changement (40) est commandée en une position entre la position fermée et la
position totalement ouverte tandis que la soupape de dériva-
tion (60) est fermée dans une plage de vitesses de rotation intermédiaires qui correspond à la première plage de vitesses de rotation du moteur (10), la soupape de dérivation (60) étant commandée en une position entre la position fermée et
la position totalement ouverte alors que la soupape de chan-
gement (40) est totalement ouverte dans une plage de vitesses
de rotation élevées qui correspond à la seconde plage de vi-
tesses de rotation du moteur (10), la soupape de changement (40) et la soupape de dérivation (60) étant fermées dans la
plage de vitesses de rotation basses du moteur (10).
8. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 1, caractérisé en ce que le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement inclut une soupape de changement (40) qui ferme la communication entre le mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement et l'orifice
d'entrée des gaz d'échappement (26).
9. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 8, caractérisé en ce que les soupapes de changement et
de dérivation sont ajustées à une première ouverture prédé-
terminée dans une plage de vitesses de rotation basses du mo-
teur (10), la soupape de changement (40) étant commandée à une position entre la première ouverture prédéterminée et une seconde ouverture prédéterminée tandis que la soupape de
dérivation (60) est ajustée à la première ouverture prédéter-
minée dans la plage de vitesses de rotation intermédiaires du moteur (10) qui correspond à la première plage de vitesses de rotation du moteur (10), et la soupape'de dérivation (60) est
commandée à une position entre la première ouverture prédé-
terminée et la seconde ouverture prédéterminée tandis que la soupape de changement (40) est ajustée à la seconde ouverture prédéterminée dans la plage de vitesses de rotation élevées du moteur (10) qui correspond à la seconde plage de vitesses
de rotation du moteur (10).
Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 9, caractérisé en ce que le système de commande de turbocompresseur comprend, en outre, un capteur détectant l'ouverture de la soupape de changement (40), la soupape de dérivation (60) étant commandée lorsqu'une ouverture de la
soupape de changement (40) atteint la seconde ouverture pré-
déterminée.
11. Système de commande de turbocompresseur selon la revendi-
cation 10, caractérisé en'ce que la première ouverture prédé-
terminée est la position fermée et la seconde ouverture pré-
déterminée est établie à une position entre la position fer-
mée et la position totalement ouverte.
12. Système de commande de turbocompresseur pour moteur (10) caractérisé en ce qu'il comprend: un orifice d'entrée d'air (21); un orifice de sortie d'air (22); un orifice d'entrée des gaz d'échappement (26); un orifice de sortie des gaz d'échappement (29); un arbre (25); un rotor de compresseur (24) accouplé à une extrémité de l'arbre (25) et disposé entre l'orifice d'entrée d'air (21) et l'orifice de sortie d'air (22); un rotor de turbine (28) accouplé à l'autre extrémité de l'arbre (25) et disposé entre l'orifice d'entrée des gaz
d'échappement (26) et l'orifice de sortie des gaz d'échappe-
ment (29); un mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement raccordé à l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26); le
mécanisme de commande d'écoulement des gaz d'échappement in-
cluant un passage interne (30)entourant le rotor de la tur-
bine, un passage externe (31)entourant le passage interne
(30)et une soupape de changement (40); la soupape de change-
ment (40) ouvrant la communication entre le passage externe (31)et l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) dans une première plage de vitesses de rotation du moteur (10); un passage de dérivation (50) raccordé à l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et à l'orifice de sortie des gaz d'échappement (29); et une soupape de dérivation (60) disposée dans le passage de dérivation (50), la soupape de dérivation (60) ouvrant la communication entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et l'orifice de sortie des gaz d'échappement (29) dans
une seconde plage de vitesses de rotation du moteur (10).
13. Procédé de commande d'un système de commande de turbocom-
presseur pour moteur (10), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: A. commander la communication entre un orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et un rotor de turbine (28) dans une première plage de vitesses de rotation du moteur (10); & B. commander la communication entre l'orifice d'entrée des gaz d'échappement (26) et un orifice de sortie des gaz
d'échappement (29) dans une seconde plage de vitesses de ro-
tation du moteur (10).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la première plage de vitesses de rotation du moteur (10) est une plage de vitesse de rotation intermédiaires du moteur (10) et la seconde plage de vitesses de rotation du moteur (10) est une plage de vitesses de rotation élevées du moteur (10).
15. Procédé de commande d'un système de commande de turbocom-
presseur pour moteur (10), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: A. fermer un passage externe (31) qui introduit les gaz d'échappement dans un rotor de turbine (28) de sorte qu'un passage interne (30)est seulement efficace pour faire tourner le rotor de la turbine dans une plage de vitesses de rotation basses du moteur (10); B. ouvrir le passage externe (31) pour qu'il soit efficace pour faire tourner le rotor de la turbine dans une plage de vitesses de rotation intermédiaires du moteur (10); et C. ouvrir un passage de dérivation (50) de sorte que les gaz d'échappement sont dérivés autour du rotor de la turbine dans
une plage de vitesses de rotation élevées du moteur (10).
16. Système de commande pour un turbocompresseur appliqué à un moteur (10) caractérisé en ce qu'il comprend: une turbine disposée dans un passage d'échappement du moteur (10), la turbine ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour les gaz d'échappement du passage, un compresseur disposé dans un passage d'admission du moteur (10) et entraîné par la turbine un passage de dérivation (50) raccordant l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie de la turbine, une première soupape disposée dans la turbine de façon à changer la capacité de la turbine, une seconde soupape disposée dans le passage de dérivation (50) de façon à commander la quantité de dérivation des gaz d'échappement s'écoulant par le passage de dérivation (50), dans lequel les ouvertures des première et seconde soupapes sont commandées dans différentes plages de rotation du moteur
(10), respectivement.
17. Système de commande pour un turbocompresseur selon la re-
vendication 16, caractérisé en ce que les première et seconde
soupapes sont commandées par la soupape.de commande de pres-
sion (70) négative dont une sortie de la pression négative est variable, l'ouverture d'une des première et seconde soupapes est variée
entre les première et seconde limites d'ouverture à l'inté-
rieur de la première plage de sortie de pression négative de la soupape de commande de pression (70) négative, et
l'ouverture de l'autre soupape des première et seconde soupa-
pes est variée entre les première et seconde limites d'ouver-
ture à l'intérieur de la seconde plage de sortie de pression
négative de la soupape de commande de pression (70) négative.
18. Système de commande pour un turbocompresseur selon la re-
vendication 17, caractérisé en ce que la seconde plage de
sortie de pression négative est utilisée dans la plage de ro-
tation intermédiaire du moteur (10) et la première plage de
sortie de pression négative est utilisée dans la plage de ro-
tation élevée du moteur (10).
19. Système de commande pour un turbocompresseur selon la re-
vendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la turbine com-
porte des spirales interne (30) et externe (31), la spirale externe (31) ne fonctionne pas lorsque la première soupape est fermée, les ouvertures des première et second soupapes sont établies à la première limite d'ouverture dans la plage de rotation basse du moteur (10), l'ouverture de la seconde soupape est établie à la première limite d'ouverture et l'ouverture de la première soupape est variée entre les première et seconde limites d'ouverture dans la plage de rotation intermédiaire du moteur (10), et l'ouverture de la première soupape est établie à la seconde limite d'ouverture et l'ouverture de la seconde soupape est variée entre les première et seconde limites d'ouverture dans
la plage de rotation élevée du moteur (10).
20. Système de commande pour un turbocompresseur selon la re-
vendication 16, caractérisé en ce que.l2es ouvertures des pre-
Jr mière et seconde soupapes sont établies à la première limite d'ouverture dans la plage de rotation basse du moteur (10), l'ouverture de la seconde soupape est établie.à la première limite d'ouverture et l'ouverture de la première soupape est variée entre les première et seconde limites d'ouverture dans la plage de rotation intermédiaire de moteur (10), et l'ouverture de la première soupape est établie à la seconde limite d'ouverture et l'ouverture de la seconde soupape est variée entre les première et seconde limites d'ouverture dans
la plage de rotation élevée du moteur (10).
21. Système de commande pour un turbocompresseur selon la re-
vendication 20, caractérisé en ce que la seconde soupape est
commandée lorsque l'ouverture de la première soupape est ar-
rivée à la seconde limite d'ouverture.
22. Système de commande pour un turbocompresseur selon l'une
quelconque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce que
la première limite d'ouverture est une condition totalement fermée de la soupape et la seconde limite est une condition
d'ouverture sauf pour la condition totalement fermée.
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- 2000-06-27 JP JP2000193070A patent/JP2002054446A/ja active Pending
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2001
- 2001-05-31 DE DE10126596A patent/DE10126596A1/de not_active Ceased
- 2001-05-31 FR FR0107176A patent/FR2809769A1/fr not_active Withdrawn
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 025 (M - 450) 31 January 1986 (1986-01-31) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 08 6 October 2000 (2000-10-06) * |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080131 |