FR2523648A1 - Pneumatic pressure controller for turbocharged IC engine - has spring-operated delayed opening of exhaust by=pass valve - Google Patents

Abstract

The spring of a pneumatic jack tends to open the bypass valve allowing some exhaust gas to bypass the turbine. Pressure in the pipe between the compressor and throttle is transmitted via a reservoir and electrically-operated valve to two pipes connected to opposite sides of the jack. One pipe supplies the closing chamber while the other pipe via a constriction supplies the opening chamber (14), which communicates with the atmos. via a manometric valve. The control chamber of this valve is fed via a third pipe contg. a delay and non-return valve. For supercharging, the throttle pedal at full travel opens the electric valve connecting the reservoir to the closing chamber of the jack. Excess pressure closes the manometric valve so that the chamber pressures are equalised and the spring opens the bypass valve.

Description

Vanne manonétrique à tarage variable.Manometric valve with variable setting.

La présente invention concerne une vanne manométrique à tarage variable.The present invention relates to a variable pressure manometric valve.

La demande de brevet français 81/22 182 décrit un dispositif de commande pneumatique de la pression de suralimentation d'un moteur turbocompressé, du type comportant un turbocompresseur dont la partie turbine est alimentée par l'échappement du moteur,avec une vanne de décharge en dérivation, et dont la partie compresseur alimente par un conduit de refoulement et un papillon des gaz la conduite d'admission du moteur, et dans lequel ladite vanne de décharge est commandée par un vérin pneumatique à ressort de rappel.Le ressort du vérin pneumatique agit dans le sens de l'ouverture de la vanne de décharge et une conduite de prélèvement prélève la pression dans le conduit en amont du papillon des gaz et en aval du compresseur et la transmet à deux conduits en parallèle, dont un premier aboutissant à la chambre de fermeture du vérin pneumatique, et un deuxième conduit aboutissant par l'intermédiaire d'un étrangleur à la chambre d'ouverture de ce vérin, laquelle est en communication par une conduite et par l'intermédiaire d'une vanne manométrique avec l'atmosphère, tandis qu'un troisième conduit alimente la chambre de commande de ladite vanne manométrique, laquelle comporte un ressort taré pour que la mise à l'atmosphère de la conduite soit interrompue lorsque la pression dans la chambre de commande dépasse la valeur désirée pour la pression de suralimentation.French patent application 81/22 182 describes a pneumatic control device for the boost pressure of a turbocharged engine, of the type comprising a turbocharger, the turbine part of which is supplied by the engine exhaust, with a discharge valve in bypass, and the compressor part of which supplies the engine intake pipe via a discharge pipe and a throttle valve, and in which the said discharge valve is controlled by a pneumatic cylinder with return spring. The spring of the pneumatic cylinder acts in the opening direction of the discharge valve and a sampling line takes the pressure in the pipe upstream of the throttle valve and downstream of the compressor and transmits it to two pipes in parallel, one of which leads to the chamber for closing the pneumatic cylinder, and a second conduit terminating via a throttle in the opening chamber of this cylinder, which is in communication by a co nduite and via a pressure gauge valve with the atmosphere, while a third conduit supplies the control chamber of said pressure valve, which has a calibrated spring so that the venting of the pipe is interrupted when the pressure in the control chamber exceeds the desired value for the boost pressure.

L'invention vise à réaliser une vanne manométrique qui permette entre autres, avec un tel dispositif de commande pneumatique, de limiter la contre-pression à l'échappement à sa valeur maximale dans tout le domaine de fonctionnement.The invention aims to produce a pressure gauge valve which makes it possible, inter alia, with such a pneumatic control device, to limit the back pressure at the exhaust to its maximum value throughout the operating range.

A cet effet, elle a pour objet une vanne manométrique à tarage variable comprenant une chambre de commande reliée à une source de pression, une membrane soumise à la pression de la chambre de commande, un clapet actionné par la membrane pour obturer une conduite et un ressort de rappel agissant dans le sens de l'ouverture, caractérisé en ce que le tarage du ressort est réglé par l'intermédiaire d'un levier actionné par un organe de commande extérieur.For this purpose, it relates to a variable pressure manometric valve comprising a control chamber connected to a pressure source, a membrane subjected to the pressure of the control chamber, a valve actuated by the membrane to seal a pipe and a return spring acting in the opening direction, characterized in that the setting of the spring is adjusted by means of a lever actuated by an external control member.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel la
Fig. unique est une vue schématique d'une vanne manométrique à tarage variable suivant l'invention appliquée à un dispositif de commande pneumatique de la pression de suralimentation d'un moteur turbocompressé.Other features and advantages of the invention will emerge from the appended drawing given solely by way of example and in which the
Fig. a single is a schematic view of a variable pressure gauge valve according to the invention applied to a pneumatic control device for the boost pressure of a turbocharged engine.

On voit sur la figure le moteur 1 équipé d'un turbocompresseur 2 dont la partie turbine 2a est alimentée par le conduit d'échappement 3 du moteur et dont la partie compresseur 2b aspire l'air atmosphérique et alimente le dispositif habituel à venturi 4 et à papillon des gaz 5 par une tubulure 6. Le papillon des gaz règle ainsi le débit d'air admis dans la tubulure d'admission 7.We see in the figure the engine 1 equipped with a turbocharger 2, the turbine part 2a is supplied by the exhaust duct 3 of the engine and the compressor part 2b sucks atmospheric air and feeds the usual venturi device 4 and throttle valve 5 by a manifold 6. The throttle valve thus regulates the air flow admitted into the intake manifold 7.

D'une manière connue, l'ensemble comporte une vanne de décharge 8 permettant à une fraction plus ou moins grande des gaz d'échappement 3 de passer directement dans le conduit d'échappement 9 sans traverser la turbine 2a. Cette vanne 8 comporte un clapet solidaire d'un levier 10a relié à une tige 10 actionnée par un vérin pneumatique 11, généralement du type à membrane.In a known manner, the assembly comprises a discharge valve 8 allowing a more or less large fraction of the exhaust gases 3 to pass directly into the exhaust duct 9 without passing through the turbine 2a. This valve 8 comprises a valve secured to a lever 10a connected to a rod 10 actuated by a pneumatic cylinder 11, generally of the membrane type.

Ce vérin comporte un ressort de rappel 12, mais contrairement à la disposition habituelle, ce ressort agit dans le sens de l'ouverture de la vanne 8, et son tarage est relativement faible, sans commune mesure avec la pression de suralimentation. Sa membrane divise le corps en une chambre de fermeture 13, dont la mise en pression provoque la fermeture de la vanne 8 à l'encontre du ressort 12, et une chambre d'ouverture 14 produisant l'effet inverse.This cylinder has a return spring 12, but unlike the usual arrangement, this spring acts in the direction of opening of the valve 8, and its setting is relatively low, without common measurement with the boost pressure. Its membrane divides the body into a closing chamber 13, the pressurization of which causes the valve 8 to close against the spring 12, and an opening chamber 14 producing the opposite effect.

La pression régnant dans le conduit de refoulement 6 en amont du venturi 4 est prélevée en 15 et transmise à travers un clapet antiretour 15a à une réserve de pression 16 qui alimente par un conduit 17 et par l'intermédiaire d'une électrovanne 19 un conduit commun 18 duquel part une conduite 20 raccordée à la chambre de fermeture 13.The pressure prevailing in the discharge conduit 6 upstream of the venturi 4 is taken at 15 and transmitted through a non-return valve 15a to a pressure reserve 16 which feeds through a conduit 17 and through a solenoid valve 19 a conduit joint 18 from which a pipe 20 connected to the closing chamber 13 starts.

En même temps une autre conduite 2-1 alimente la chambre d'ouverture 14 mais par l'intermédiaire d'un étrangleur 22 constituant une perte de charge importante. Cette même chambre d'ouverture 14 communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une conduite 23 terminée par une vanne manométrique 24, constituée essentiellement par un clapet 25 actionné par une membrane 26 et venant obturer la mise à l'atmosphère de la conduite 23 lorsque la pression régnant sous la membrane 26, dans la chambre de commande 27, est suffisante pour vaincre un ressort de rappel 28 agissant dans le sens de l'ouverture.At the same time another pipe 2-1 supplies the opening chamber 14 but via a throttle 22 constituting a significant pressure drop. This same opening chamber 14 communicates with the atmosphere by means of a pipe 23 terminated by a manometric valve 24, essentially constituted by a valve 25 actuated by a membrane 26 and closing the venting of the line 23 when the pressure prevailing under the membrane 26, in the control chamber 27, is sufficient to overcome a return spring 28 acting in the direction of opening.

Le tarage de ce ressort est réglé par l'intermédiaire du levier 29 actionné à laide d'un câble 30 par la commande des gaz 31 pour que son point d'équilibre corresponde à la pression de suralimentation voulue en régime permanent.The setting of this spring is adjusted by means of the lever 29 actuated by means of a cable 30 by the throttle control 31 so that its point of equilibrium corresponds to the desired boost pressure in steady state.

En effet, cette chambre de commande 27 est réunie au conduit d'admission 7 par des conduites 32 et 33 et par l'intermédiaire d'une valve à retard 30. Cette dernière est constituée essentiellement par une forte perte de charge 35 disposée en parallèle avec un clapet antiretour 36 de manière que l'ensemble oppose une perte de charge importante seulement dans le sens de 33 vers 32.In fact, this control chamber 27 is joined to the intake duct 7 by ducts 32 and 33 and by means of a delay valve 30. The latter essentially consists of a high pressure drop 35 arranged in parallel with a non-return valve 36 so that the assembly opposes a significant pressure drop only in the direction of 33 to 32.

L'électrovanne 19, commandée de préférence dans le sens de l'ouver- ture, est alimentée par un contact électrique 37 lié à la commande de gaz 31 par un dispositif compensateur élastique 38 qui ferme le circuit électrique lorsque le papillon des gaz 5 atteint la pleine ouverture et qui actionne ensuite le câble 30 de tarage de la vanne manométrique 24. En outre, sur le circuit électrique allant du contact 37 à l'électrovanne 19 est disposé un dispositif de sécurité 39 constitué par un manocontact raccordé au conduit d'admission 7 en aval du papillon des gaz 5 et ouvrant le circuit électrique lorsque la pression dans ce conduit d'admission atteint une valeur dangereuse.The solenoid valve 19, preferably controlled in the direction of opening, is supplied by an electrical contact 37 linked to the gas control 31 by an elastic compensating device 38 which closes the electrical circuit when the throttle valve 5 reaches full opening and which then actuates the calibration cable 30 of the pressure gauge valve 24. In addition, on the electrical circuit going from the contact 37 to the solenoid valve 19 is arranged a safety device 39 constituted by a pressure switch connected to the conduit intake 7 downstream of the throttle valve 5 and opening the electrical circuit when the pressure in this intake duct reaches a dangerous value.

Tant que le papillon des gaz 5 n'est pas à pleine ouverture, le contact 37 est ouvert, les deux chambres 13 et 14 du vérin 11 sont soumises à la pression atmosphérique par l'électrovanne 19 qui obture la conduite 17 et fait communiquer la conduite 18 avec l'atmosphère par 40. Sous l'action du ressort 12, le clapet 8 de la vanne de décharge est donc ouvert au maximum, ce qui fait que la contrepression à l'échappement du moteur 1 est aussi réduite que possible afin d'éviter toute perte de rendement. Si l'ensemble est doté d'un réacteur catalytique anti-pollution. l'amorçage de celui-ci est relativement rapide grâce au fait que les gaz d'échappement ne sont pas refroidis par la traversée de l'étage turbine 2a du turbocompresseur 2.As long as the throttle valve 5 is not at full opening, the contact 37 is open, the two chambers 13 and 14 of the jack 11 are subjected to atmospheric pressure by the solenoid valve 19 which closes the pipe 17 and communicates the line 18 with the atmosphere through 40. Under the action of the spring 12, the valve 8 of the relief valve is therefore opened to the maximum, which means that the exhaust back pressure of the engine 1 is as reduced as possible in order to avoid loss of yield. If the assembly is fitted with an anti-pollution catalytic reactor. the priming of the latter is relatively rapid thanks to the fact that the exhaust gases are not cooled by passing through the turbine stage 2a of the turbocharger 2.

Au contraire, lorsque la pédale d'accélérateur 31 est suffisamment enfoncée pour que le papillon des gaz 5 soit en position de pleine ouverture, le contact 37 se ferme et alimente l'électrovanne 19, laquelle obture la sortie à l'atmosphère 40 et fait communiquer les conduits 17 et 18. La pression de suralimentation régnant dans la réserve 16 est alors transmise aux deux branches 20 et 21.Si l'on est en régime permanent de fonctionnement du moteur, il faut alors distinguer deux régimes de fonctionnement du dispositif de régulation de la pression de suralimentation
Si la pression de suralimentation régnant en 7 est inférieure à la limite spécifiée et correspondant au tarage du ressort 28 de la vanne manométrique 24, celle-ci maintient la chambre 14 ouverte à l'atmosphère, la perte de charge produite par l'étrangleur 22 étant beaucoup plus importante que la perte de charge subie dans la conduite 23 et la vanne manométrique. Grâce à la faiblesse du tarage du ressort 12, le vérin 11 produit alors la fermeture de la vanne de décharge 8, ce qui produit la mise en service du turbocompresseur 2.On the contrary, when the accelerator pedal 31 is depressed enough for the throttle valve 5 to be in the fully open position, the contact 37 closes and supplies the solenoid valve 19, which closes the outlet to the atmosphere 40 and makes communicating the ducts 17 and 18. The boost pressure prevailing in the reserve 16 is then transmitted to the two branches 20 and 21. If one is in permanent operating mode of the engine, it is then necessary to distinguish two operating modes of the boost pressure regulation
If the supercharging pressure prevailing at 7 is less than the specified limit and corresponding to the setting of the spring 28 of the manometric valve 24, the latter keeps the chamber 14 open to the atmosphere, the pressure drop produced by the throttle 22 being much greater than the pressure drop undergone in line 23 and the pressure gauge valve. Thanks to the weak calibration of the spring 12, the jack 11 then produces the closing of the discharge valve 8, which produces the commissioning of the turbocharger 2.

Lorsque, à la suite de cette mise en service, on dépasse le seuil de la phase atmosphérique pour passer en phase suralimentée, dès que la pression de suralimentation dépasse la valeur déterminée par le tarage du ressort 28 qui dépend du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur au-delà de la position correspondant à la pleine ouverture du papillon des gaz, la vanne manométrique 24 coupe la communication à l'atmosphère du conduit 23, et par suite la pression dans la chambre d'ouverture 14 s'établit progressivement à travers l'étrangleur 22 à la même valeur que la pression régnant dans la chambre de fermeture 13, de sorte que la vanne de décharge 8 s'ouvre sous l'effet du ressort 12.When, following this commissioning, the threshold of the atmospheric phase is exceeded to pass into the supercharged phase, as soon as the supercharging pressure exceeds the value determined by the setting of the spring 28 which depends on the degree of depression of the accelerator pedal beyond the position corresponding to the full opening of the throttle valve, the pressure valve 24 cuts the communication to the atmosphere of the conduit 23, and consequently the pressure in the opening chamber 14 is established gradually through the throttle 22 to the same value as the pressure prevailing in the closing chamber 13, so that the discharge valve 8 opens under the effect of the spring 12.

En régime permanent, la vanne de décharge 8 tend donc à prendre une position d'équilibre dépendant du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur.In steady state, the discharge valve 8 therefore tends to assume an equilibrium position depending on the degree of depressing of the accelerator pedal.

Au contraire, au cours d'une phase d'accélération importante, la valve à retard 34 ne transmet la pression en 27 qu'avec un certain retard, ce qui permet d'améliorer la réponse dynamique de l'ensemble en retardant l'ouverture de la vanne de décharge 8 et en faisant fonctionner d'une manière transistoire le moteur 1 à un régime de suralimentation au-delà de la limite de réglage. Il ne faut tout de même pas qu'au cours de cette période la pression réelle dans le conduit d'admission 7 dépasse une valeur dangereuse, ce qui est con trôlé par le dispositif de sécurité 39 qui éventuellement entre en service pour couper l'alimentation de l'électrovanne 19 et ainsi ouvrir la valve de décharge 8.On the contrary, during a significant acceleration phase, the delay valve 34 transmits the pressure at 27 only with a certain delay, which makes it possible to improve the dynamic response of the assembly by delaying the opening. of the relief valve 8 and by operating in a transistory manner the engine 1 at a supercharging speed beyond the setting limit. It is not necessary all the same that during this period the real pressure in the intake duct 7 exceeds a dangerous value, which is controlled by the safety device 39 which possibly enters into service to cut the supply. of the solenoid valve 19 and thus open the discharge valve 8.

On obtient ainsi toutes les fonctions désirées avec un ensemble relativement simple, automatique et de peu d'entretien This provides all the desired functions with a relatively simple, automatic and low-maintenance set

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Vanne manométrique à tarage variable, comprenant une chambre de commande reliée à une source de pression, une membrane soumise à la pression de la chambre de commande, un clapet actionné par la membrane pour obturer une conduite et un ressort de rappel agissant dans le sens de l'ouverture, caractériséeen ce que le tarage du ressort (28) est réglé par l'intermédiaire d'un levier (29) actionné par un organe de commande extérieur (30).CLAIMS 1. Manometric valve with variable setting, comprising a control chamber connected to a pressure source, a membrane subjected to the pressure of the control chamber, a valve actuated by the membrane to close a pipe and a return spring acting in the direction of opening, characterized in that the setting of the spring (28) is adjusted by means of a lever (29) actuated by an external control member (30). 2. Vanne suivant la revendication 1, earactériséeen ce que l'organe de commande extérieur est un câble (30).2. Valve according to claim 1, earactériséeen that the external control member is a cable (30). 3. Vanne suivant la revendication 2, caractériséeen ce que, dans le cas où ladite conduite est une conduite de mise à l'atmosphère de la chambre d'ouverture d'un vérin pneumatique d'une vanne de décharge ou de dérivation des gaz d'échappement pour la turbine d'un turbocompresseur de moteur à combustion interne, le câble (30) est actionné par l'élément (31) de commande des gaz du moteur. 3. Valve according to claim 2, characterized in that, in the case where said pipe is a pipe for venting the opening chamber of a pneumatic cylinder of a gas discharge or bypass valve d exhaust for the turbine of an internal combustion engine turbocharger, the cable (30) is actuated by the engine gas control element (31).