Brevet FR2008566A1 — publié le 19700123

r L'invention concerne un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à combustion interne à injection de carburant qui comporte un dispositif de réglage réglant électriquement et de manière continue dans tout l'intervalle des vitesses de rotation la valeur de consigne de la vitesse de rotation grâce à un déplacement électromécanique de ltorgane de dosage du carburant. Pour le réglage de l'alimentation en carburant, en particulier pour obtenir une vitesse de rotation constante en service, il est-par exemple- courant, pour les petits moteurs diesel, de réunir la tige de réglage de la pompe d'injection avec un régulateur à force centrifuge agissant de façon purement m6- canique qui applique, pour une vitesse de rotation suffisamment élevée, des forces de réglage suffisan Xspour vaincre les forces de frottement et les forces dtlnertie à ltintérieur du dispo sitif de réglage. Les forces de réglage engendrées de cette manière grâce à la force centrifuge garantissent, même lors de variations brusques de la charge, des durées de réglage suffi samnent courtes. Cependant, dans le cas de moteurs diesel assez puissants, les forces de réglage des régulateurs mécaniques sont insuffisantes dans certains cas, si bien que l'on doit incorporer alors des amplificateurs de puissance additionnels hydrauliques dans le système de régulation. Dans les ensembles de cegenre il est, par ailleurs, souvent souhaitable d'avoir recours non seulement à la vitesse de rotation mais à d'autres caractéristiques de fonctionnement et grandeurs perturbatrices pour la régulation de l'alimentation en carburant, si bien qu'à la place de l'organe mécanique de mesure de la vitesse de rotation, on utilise de préférence un capteur de mesure électronique, au moyen duquel on peut traiter un plus grand nombre de paramètres de ronctionnement de manière plus simple.Cependant, Jusqu'ici, il tétait pas possible, même dans le cas d'une amplification appropriée du signal de réglage engendré, de rendre ce dernier directement utilisable pour la manoeuvre de la partie mécanique du dispositif de régulation, par exemple la tige de réglage d'une pompe d'injection. Les forces de réglage et les courtes durées de réglage nécessaires pour atteindre ce résultat ne pouvaient être obtenues qu'en incorporant des dispositifs amplificateurs hydrauliques, cependant que le signal de réglage obtenu gracie au dispositif de commande électronique, par exemple une tension de commande appropriée, actionnait simplement une soupape de l'amplificateur hydraulique. Les amplificateurs de puissance hydrauliques présentent cependant toute une série d'inconvénients. En faisant abstraction de la grande complication entratnée par la mise à disposition additionnelle d'huile sous pression, pour laquelle une pompe appropriée avec un mécanisme dtentraSnement et un filtre d'huile, sont nécessaires, on observe de plus que, à cause de la variation de la viscosité du liquide hydraulique avec la température, le circuit de réglage a lui-même des caractéristiques variables avec la température. Cela est particulièrement gênant pour les groupes dits de secours, car on impose à des groupes de ce genre, même lorsque le moteur est froid - c'est- à-dire immédiatement après le démarrage - des conditions rigoureuses en ce qui concerne la constance de la vitesse de rotation et par conséquent la qualité du réglage du dispositif de régulation. L'invention a pour but de réaliser un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à piston à combustion interne à injection de carburant, dont le dispositif de régalage électronique soit réglable sur toute la plage des vitesses de rotation et qui garantisse une très grande constance de la valeur de consigne de la vitesse de rotation tout en éliminant les inconvénients qui se produisent lorsqu on utilise des amplficateurs de puissance hydrauliques.On obtient ce résultat, conformément à l'invention par la combinaison des moyens suivante a) en actionnant l'organe de dosage du carburant par un servo-moteur réalisé sous la forme d'un moteur-réducteur à courant continu ; b) en raccordant le servo-moteur de manie connue à un amplificateur de puissance à alimentation continue avec un amplificateur différentiel branché en amont, qui est réalisé de telle manière que la vitesse de rotation du servo-moteur varie, en fonction de la charge, avec la tension aux bornes, c) en branchant un amplificateur de réglage en amont de l'amplificateur de puissance, le premier, cet amplificateur de réglage étant raccordé respectivement à un capteur de la valeur de consigne et à un capteur de la valeur réelle de la vitesse de rotàtion-et fournissant en permanence-une tension de commande de-l'amplificateur de puissance 'qni correspond aux deux valeurs introduites. Avec la combinaison, selon l'invention, d'éléments constitutifs dont chacun est déjà connu, il est, -pour la première fois, possible d'actionner pour la régulation de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, l'organe de dosage du carburant à l'aide d'un moteur électrique ayant une vitesse de réglage-suffisamment élevée. L'avantage de cette combinaison consiste en ce que la commande de la partie mécanique du dispositif de réglage, notamment de l'organe de dosage du carburant, est réalisée uniquement par voie électrique si hien que les ensembles auxiliaires compliqués nécessaires lors de-la transformation classique du signal de réglage électrique en énergie hydromécanique disparaissent avec leurs inconvénients et-quton observe dans l'ensemble une amélioration et une simplification du dispositif de réglage.Les divers avantages de cette- combinaison sont justifiés par les particularités ci-après Grâce à l'alimentation continue du moteur à courant continu à réducteur par un ensemble amplificateur - constitué par un amplificateur de puissance et un amplificateur diffé-rentiel - qui est réalisé de telle manière que la vitesse de rotation du moteur à courant continu à réducteur varie indépendamment de la charge avec la tension fournie par l'ensemble amplificateurs on peut obtenir des durées de réglage courtes. La comparaison - nécessaire pour une régulation de la vitesse de rotation - entre la valeur de consigne et la valeur réelle peut être réalisée avantageusement, de manière connue en soi, par un amplificateur de réglage en ayant recours à une comparaison de tensions. Le signal de réglage sortant de l'amplificateur de réglage sous la forme d'une tension différentielle, n'est, toutefois, pas modifié en ce qui concerne la forme de son énergie, contrairement aux dispositifs de réglage connus avec amplificateur hydraulique ; il est simplement amplifié dans l'amplificateur de puissance et utilisé ainsi directement pour le déplacement de 1 1organe de dosage du carburant. Le choix d'un moteur à réducteur à courant continu comme servo-moteur, en particulier pour la commande de la tige de réglage d'une pompe dtinJection, présente également l'avantage que, d'une part, la batterie de démarrage, -généralement présente, peut être utilisée comme source d'énergie pour l'alimentation du dispositif de réglage et, d'autre part, on simplifie la mise hors circuit-en fin de course en fonction du sens de la rotation, car celle-ci est alors beaucoup plus simple à réaliser du point de vue de la technique de la commutation et la sécurité de fonctionnement est plus grande que dans le cas d'un moteur à courant alternatif. Il est certes connu, pour les tâches de régulation en général, d'utiliser amour la commande d'un organe de réglage des moteurs à courant alternatif comme servo-moteurs, le cas échéant en liaison avec les amplificateurs de réglage. Les servo-moteurs connus ne conviennent cependant pas pour la régulation de l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, en particulier ne conviennent pas pour la manoeuvre de la tige de réglage de la pompe d'injection d'un moteur diesel. La qualité de la régulation qu'on peut obtenir avec des servomoteurs de ce genre n est pas suffisante, car son comportement en ce qui concerne la vitesse de rotation dépend dans une large mesure de la charge, si bien qu'on obtient des vitesses de réglage trop faibles. Dans une forme de réalisation de l'invention} il est proposé de monter sur l'élément servant au déplacement de l'organe de dosage du carburant, un capteur des déplacements, dont le signal est appliqué à l'amplificateur de réglage. On peut agir, grâce à cette mesure, sur le comportement dynamique du circuit régulateur. Grâce à un montage approprié de l'amplificateur de réglage, on peut influencer, par l'intermédiaire du signal du capteur de déplacement, le degré de régularité du dispositif de régulation en fonction des conditions de fonctionnement imposées dans le cas de variations brusques de charge et, en fait, aussi bien en ce qui concerne le comportement en fonction du temps qu'en ce qui concerne également l'amplitude de la suroscillation du régulateur. Dans une autre forme de réalisation, il est proposé d'incorporer, pour capter d'autres grandeurs de mesure, d'autres capteurs dont les signaux seront appliqués à l'amplificateur de régulation sous la forme de grandeurs auxiliaires de réglage, si bien que le moteur à combustion interne peut etre adapté avantageusement, par l'intermédiaire de la régulation de l'alimentation en carburant, à la caractéristique de la machine de travail, en particulier d'une pompe ou d'une hélice de navire. De plus l'introduction des grandeursîperturbatric-es ou d'une loi de variation particullère dans le temps de la régulation, en uti lisant des servo-mécanismes, des circuits de démarrage etc... est ainsi rendue possible de manière simple. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure t est une représentation schématique d'une pompe d'injection pour moteur diesel accouplée à un servo-moteur. La figure 2 représente sous forme de schéma fonctionnel un moteur diesel avec un dispositif de régulation. La figure 1 représente en coupe partielle, sous forme simplifiée, une pompe d'injection pour un moteur diesel à quatre cylindres. La pompe d'injection de ce moteur est commandée par I'extrémité 1 de l'arbre à cames. Le piston 2 représenté en coupe de la pompe est mis en mouvement par l'intermédiaire de la came 3 de l'arbre à cames. Le réglage de la quantité de carburant refoulé est réalisé par l'intermédiaire de la tige de réglage 4 sur laquelle est montée une fourche d'entratnement 5 réglable.Un levier 6 relié de façon fixe au piston 2 de la pompe est intercalé entre les deux fourchons de la fourche d' entratnement, si bien qu'en déplaçant la tige 4 du régulateur, le piston 2 de la pompe peut tourner avec sa rainure de commande en hélice par rapport au manchon 2' dudit piston et on peut faire varier ainsi, de manière connue, la quantité de liquide injectée. Lors d'une manoeuvre de la tige de réglage, il apparat t dans la région des guidages 7 et 8 dans le bottier de la pompe, et, à cause de la rotation du piston de la pompe dans son manchon, des forces de frottement appréciables. Cela s'applique en particulier à la rotation du piston car, lorsqu'il est déplacé pendant l'opération d'injection, le piston est soumis à des pressions très élevées, de sorte que des efforts considérables sont temporairement nécessaires pour ses déplacements.De plus, les pièces mobiles de l'ensemble du dispositif de réglage doivent être soumises à des accélérations et, en fait, avec des durées de réglage extrAemement courtes. D'une manière générale, des couples d'entratnement d'environ 1,5 m.kg à 5,5 m.kg sont nécessaires pour vaincre les efforts de frottement et d'inertie pendant le court intervalle de temps disponible. Selon l'invention, la tige de réglage 4 est couplée à un moteur 9 à réducteur et à courant continu qui est relié par ltintermédiaire des lignes d'amenée de courant 10 à un amplificateur de puissance. La figure 2 représente sous la forme d'un schéma fonc tionnel le circuit de réglage pour un moteur diesel à quatre cylindres. La pompe d'injection 11 est entratnée, par l'intermédiaire de l'arbre 12, par le moteur diesel 13. Le moteur 9 à réducteur et à courant continu couplé à la tige de réglage 4 est relié, par l'intermédiaire de la ligne d'amenée 10 > avec un amplificateur de puissance 14 associé à un amplificateur différentiel, qui fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du moteur et cela par amplification du signal de réglage provenant de l'amplificateur de réglage 15.Par l'intermédiaire d'un capteur 16, à actionner mécaniquement ou électriquement, on affiche de façon invariable la vitesse de rotation désiree sous forme de valeur de consigne ou bien on l'applique sous forme de grandeur de référence nécessaire au fonctionnement à l'amplificateur de réglage 15. Par l'intermédiaire d'un appareil de mesure de la vitesse de rotation, par exemple dtune dynamo 17 tachymétrique qui, pour éliminer l'influence des oscillations de torsion de l'arbre à manivelle sur le résultat de la mesure, est disposé de préférence en aval d'un volant 18 ou d'une autre masse tournante lourde du groupe, la vitesse de rotation effective du moteur est également introduite, en tant que valeur réelle, sous forme d'une tension dans l'amplificateur de réglage 15.La tension différentielle - obtenue par l'intermédiaire d'une comparaison électrique de la tension aux bornes du capteur 16 de la valeur de consigne et de la tension 17 du capteur de la valeur réelle - parvent, sous forme de tension de commande dans l'ensemble 14 amplificateur de puissance et y est amplifiée de façon à obtenir la tension nécessaire au fonctionnement du servomoteur. Le moteur à réducteur et à courant continu tourne alors dans un sens dépendant de la polarité de la tension différentielle fournie par l'amplificateur de réglage, avec une vitesse de rotation proportionnelle à la valeur de la tension différentielle amplifiée. Dans ces conditions, la tige de réglage 4 est actionnée en fonction de la polarité de la tension différentielle de manière à augmenter ou à diminuer ltafflux de carburant, cependant que la vitesse de rotation ne varie que dans les limites permises. Etant donné que la partie électrique du dispositif de réglage fonctionne sans inertie et qu'on réalise - grâce à la combinaison du moteur à réducteur à courant continu avec un ensemble amplificateur constitué par un amplificateur de puissance et un amplificateur différentiel - un réglage pratiquement sans retard de l'organe de réglage du débit en carburant, on n'observe, avec la forme de réalisation selon l'invention du dispositif de réglage, que de faibles écarts de la vitesse de rotation par rapport à la valeur de consigne5 par conséquent une qualité de régulation élevée. Selon la présente forme de réalisation de l'invention, on a monté, en vue de stabiliser le circuit régulateur, un indicateur de déplacement 19 sur la tige de réglage 4, dont le signal est renvoyé à l'amplificateur de réglage 15. il est ainsi possible de régler le comportement dynamique de la grandeur de réglage en fonction des conditions imposées, de manière à obtenir le comportement le plus favorable. il est par exemple possible, de cette manière, de maintenir à une faible valeur la variation de la vitesse de rotation en cas de perturbation ou de commande du circuit régulateur à l'aide de circuits électroniques connus. On peut introduire dans l'amplificateur de réglage, par l'intermédiaire d'autres capteurs non représentés, d'autres grandeurs de réglage auxiliaires en vue d'influencer le signal de commande de façon à adapter le moteur à combustion interne aux exigences du service ou à la caractéristique de la machine de travail. Le dispositif de réglage selon l'invention, décrit et représenté ici est destiné à être appliqué de préférence pour la régulation de groupes comportant un moteur diesel, mais peut cependant être utilisé pour d'autres applications et, en particulier peut être utilisé avantageusement pour le réglage de l'organe de dosage du carburant de tous les moteurs à combustion interne. il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Moteur à combustion interne, en particulier moteur à piston à combustion interne à injection de carburant, qui comporte un dispositif de régulation affichant de manière continue et électriquement sur toute la plage des vitesses de rotation la valeur de consigne de la vitesse de rotation, avec un déplacement électromécanique de l'organe de dosage du carburant, caractérisé en ce que a) l'organe de dosage du carburant est actionné par un servo-moteur réalisé sous la forme d'un moteur à réducteur à courant continu ; b) le servo-moteur est raccordé, de manière connue, à un amplificateur de puissance à alimentation continue associé à un amplificateur différentiel branché en amont et qui est réalisé de manière que la vitesse de rotation du servo-moteur varie avec la tension appliquée à ses bornes, indépendamment de la charge ;; c) un amplificateur de réglage est branché en amont de l'amplificateur de puissance, ledit amplificateur de réglage étant raccordé resnectivement à un capteur pour la valeur de consigne et à un deuxième capteur pour la valeur réelle de la vitesse de rotation et appliquant en permanence à l'amplificateur de puissance une tension de commande correspondant aux deux valeurs introduites. 2.- Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un capteur des déplacements dont le signal de sortie est appliqué à l'amplificateur de régulation est disposé sur le dispositif commandant les déplacements de l'organe de dosage du carburant. 3. - Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par l'incorporation de capteur pour le captage d'autres grandeurs de mesure-de l'installations dont les signaux sont appliqués à l'amplificateur de réglage sous forme de grandeurs auxiliaires de réglage.