Brevet FR2010538A1 — publié le 19700220

- 1 - 2010538 La présente invention concerne un régulateur de vitesse pour moteurs à combustion interne, opérant avec un fluide (liquide ou gaz), dans lequel des impulsions de pression, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, sont appliquées, respectivement par deux conduits de longueurs différentes, à un canal de commande d{un élément logique hydraulique, les courants de sortie de l'élément logique précité, d'une part, et un courant qui a une pression constante réglée par le degré d'ouverture d'une soupape d1 étranglement, d'autre part, constituant des jets de commande pour un élément amplificateur à fluide hydraulique. On connaît des régulateurs de vitesse de ce type dans lesquels on assure une régulation proportionnelle en maintenant une relation constamment proportionnelle entre les signaux d'entrée et les signaux de sortie du système de commande. Du fait que l'écart permanent de la vitesse de rotation du moteur (plage P) est faible, et que le facteur d'amplification du régulateur de vitesse est élevé, la période s'écoulant jusqu'à ce que la vitesse soit réglée, à savoir la période de transition, en cas de variations de la charge ou de modifications de la vitesse de rotation fixée, a une longueur de durée indésirable. Dans un cas extrême, il se produit une oscillation permanente de la vitesse (battements). Dans un régulateur de vitesse à action proportionnelle, l'écart permanent de la grandeur de réglage (écart P), d'une part, et l'écart de réglage transitoire dans la période de transition d'autre part varient dans des sens opposés. Pour cette raison, il est extraordinairement difficile d'améliorer simultanément ces deux grandeurs de réglage. L'invention a pour but d'améliorer le comportement de transition d'un résulateur de vitesse du type précité sans alterer l'écart permanent P. Le régulateur de l'invention est caractérisé par ce qu'il est prévu, entre les différents courants de sortie provenant dè l'élément amplificateur à fluide, d'une part, et un dispositif servant à commander la position d'une tige de réglage de carburant d'une pompe d'injection, dispositif réagissant à une pression différentielle, d'autre part, un circuit de courant commandé par la pression de fluide et dans lequel il est prévu un circuit de connexion D basé sur des éléments d'amplification à fluide. 69 17320 _2_ 2010538 La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentant un exemple de réalisation de l'invention dessins dans lesquels s ~ La figure 2 est une représentation graphique de la fonction de transition d'un régulateur PD. - La figure 3 est un diagramme donnant 10 la relation entre le temps et la pression dans le canal de sortie de l'élément logique à fluide» -• Les figures 4 et 5 représentent chacune une variante du circuit de régulateur PD. - la figure 2 donne la caractéristique 15 de réglage/ dans le cas où il existe un circuit de connexion D, et dans le eas où celui-ci n'existe pas» La fonction de transition a un profil en forme de rampe» Si les signaux d'entrée (écart de réglage) sont désignés par $T et les signaux de sortie (grandeur de réglage) sont désignés par- 1% la courbe en tirets, représentée 20 sur le diagramme de la figure 2 (B) j, représente la fonction de transition du régulateur (régulateur P) qui ne fonctionne que d'une manière proportionnelle,, tandis que la courbe en traits pleins représente la fonction de transition du régulateurp à laquelle s'ajoute l'influence à action différentielle du circuit 25 de connexion D (régulateur PD). Si on désigne par â T-jy pour le signal d'entrée de l'écart de vitesse A ^ le temps de réglage obtenu^ pour le signal de sortie A Y dans un régulateur proportionnel pur, le temps de réglage pour le même signal de sortie A Y sera réduit 30 par l'influence de D à â Tg. Il est par conséquent plus court que â obtenu dans le cas d'une régulation proportionnelle, de sorte que la période de battement est réduite. En. conséquence, la période de stabilisation est raccourcie et la stabilité du système de réglage est maintenue. L'influence de D estp comme le montre la 35 figure 2S faible pour une grande valeur de Tf c'est-à-dire pour une faible valeur du rapport des temps de réglage A T^/A Ig» lorsque ce rapport est approximativement égal à l'unité® Pour une valeur élevée du rapport i^T^f k l'influence de D est très sensible. En conséquence, sans altérer le comportement statique 40 (écart permanent de la grandeur de réglage ) BAD ORIGINAL 69 17320 - 3 - 2010538- dynamique (écart de réglage transitoire) est amélioré» la description ci-aprés, avec réf érence aux dessins, explique la construction du régulateur selon l'invention ? 5 Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, l'une des extrémités d'une tige 3, réglant la quantité de carburant injecté par une pompe 1; est reliée à une membrane sur les deux côtés de laquelle sont situées les chambres 6 et 7» Du côté correspondant à la chambre 7, est prévu un 10 ressort. 8 dont la force élastique s'oppose à la pression diffé-rentielle du fluide se trouvant dans les chambres 6 et 7, de sorte que la tige de réglage de carburant 3 est maintenue dans une position déterminée par le régulateur. A une extrémité d:un arbre à cames 2 15 de la pompe d'injection, est prévu un disque circulaire 9 dans lequel sont percés un certain nombre de petits trous 10, répartis sur une circonférence déterminée. D'un côté du disque circulaire 9, egt prévue une buse 11 qui reçoit un jet de fluide en provenance d'une source non représentée sur la figure» Sur le côté du disque 20 3}qui est opposé à la buse 11, est prévue une buse 12 recevant le jet sortant de la buse U, de manière à le dériver dans un tuyau ou canalisation 13, ou dans un tuyau ou canalisation 14 qui est plus long que le tube 13. les extrémités de ces deux tuyaux sont reliées par un canal de commande de droite 15b ou un canal de eom-25 commande de gauche 15a d'un élément logique à fluide 15. Un canal 15c de jet principal de l'élément logique à fluide 15 est relié à \ine source de fluide sous pression, non représentée sur la figure. Le jet pénétrant dans la chambre de commande de l'élément logique 15/en. provenance du canal de jet principal 15c est dévié, par .30 effet Coanda, à l'aide d'impulsions en provenance du canal de commande de gauche 15a ou du canal de commande de droite 15b, et la condition d'écoulement établie en dernier est maintenue, même après cessation de ces signaux de commande. Il en résulte qu'un" écoulement passe (condition de marche) ou ne passe pas (condition d'arrêt) 35 dans le canal de sortie 15d ou dans le canal de sortie 15e.- Les canaux de sortie 15d et 15e sont reliés, par l'intermédiaire des accumulateurs à fluide 16 ou 17; aux canaux de commande 18a ou 18b d'un élément d'amplification à fluide 18. Dans l'élément d'amplification à fluide 40 18„ sont prévus,sur le côté gauche de l!axe du canal de jet 69 5 10 15 20 25 50 55 40 17320 "4" #010538 principal 18e, le canal de commande précité 18a. un canal de commande 18c qui comporte une soupape d'étranglement 19 de débit variable, reliée à une source de fluide à pression constante, et les canaux de sortie 18f et 18g. Sur le côté de droit du canal de commande 18b précité, sont prévus un canal de commande 18d. relié à une source de fluide à pression constante et servant au passage d'un courant auxiliaire, ainsi que les canaux de sortie 18h et 18i. le canal de sortie 18f est relié à un canal de commande de droite 20b d'un élément amplificateur à fluide 20 faisant partie d'un circuit A de connexion D, tandis que le canal de sortie de longueur supérieure au canal de sortie 18f est relié à un canal de commande de gauche 20a de cet élément amplificateur. Les autres canaux de sortie 18h et 18i sont reliés, symétriquement par rapport au circuit de commande A, à un canal de commande de gauche 21b et à un canal de commande de droite 21 a d'un élément amplificateur à fluide 21 faisant partie d'un circuit B de connexion D. Le canal de sortie de gauche 20c et le canal de sortie de droite 20d de l'élément amplificateur à fluide 20 du circuit A sont reliés à un canal de commande 22a ou à un canal de commande 22b d'un élément amplificateur à fluide 22. Le canal de sortie de droite 21ç et le canal de sortie de gauche 21d de l'élément amplificateur à fluide 21 du circuit B sont également reliés à l'élément d'amplification à fluide 22, à savoir d'une manière exactement symétrique de celle des canaux 20 raccordés à l'élément amplificateur à fluide 20. Les canaux de sortie 22e et 22f de l'élément amplificateur à fluide 22 sont reliés à la chambre 6 ou à la chambre 7 du dispositif réagissant à une pression différentielle de fluide. Le mode de fonctionnement du régulateur de vitesse décrit plus haut est le suivant : Le disque circulaire 9 est entrainé par l'arbre à cames 2. Lorsque la buse de jet principal 11 et la buse réceptrice 12 placée en regard sont reliées entre elles par un ;rou 10 du disque circulaire 9, le fluide, introduit à partir de la buse 11 dans la buse réceptrice 12, produit une impulsion de pression de fluide dont une partie est transmise par le tube 13 à l'un des canaux de commande 15b de l'élément logique à fluide 15, de mariière à dévier le jet principal en provenance du canal principal 15c en 69 17320 - 5 - 2010538 direction du canal de sortie 15d. L'autre partie de Ieimpulsion de pression passe dans le tube 14 plus long et pénètre avec un retard de ïo secondes dans l'autre canal de commande 15a de l'élé-mént logique 15, et branche le jet principal du canal de sortie 15d 5 sur le canal de sortie 15e« Le disque circulaire 9 continue à tourner et au bout de 60 secondes ( dans cette formule n désigne le nombre des petits trous 10 et N la vitesse de rotation du disque circulaire 9» en tours par minute), l'impulsion suivante est produite dans la buse réceptrice 12. De la même manière, sous 10 l'effet d'un signal transmis par le tube 15» le jet principal est commutés du canal de sortie 15e sur le canal de sortie 15d„ puis, sous l'effet du signal suivant arrivant par le tube 14, le jet principal est commuté, du canal de sortie 15d sur le canal de sortie i5e. 15 Ces processus sont représentés sur la figure 3. Si on porte en abeisse le temps T et en ordonnée la pression P, a représente en fonction du temps l'impulsion de pression du canal de commande 15_b» tandis que b représente l'impulsion de pression du canal de commande 15a, retardée de lo 20 secondes par rapport à l'impulsion a§ c etd représentant des impulsions de pression, rapportées à a et b , dans les canaux de sortie 15d ou 15e. La période pendant laquelle le jet principal passedans le canal de sortie 15d (condition de marche) est ainsi déterminée par le retard de To secondes établi par la différence 25 de longueurs entre les tubes 13 et 14, et est indépendante de la vitesse.de rotation du disque circulaire 9* Du fait que, d'autre part, l'intervalle d'impulsion est déterminé par la vitesse de rotation H" du disque circulaire 9 et par le nombre n des petits trous 10, cet intervalle d'impulsion, lorsqu'on suppose n 30 constant, varie d'une façon inversement proportionnelle à la vitesse de rotation H du disque. En conséquence, la pression moyenne produite dans le canal de sortie 15d de l'élément logique 15 est proportionnelle à la vitesse de rotation H. D'autre part, 35 la pression moyenne produite dans le canal de sortie 15e est, par différence avec celle produite dans le canal de sortie 15d„ inversement proportionnelle à la vitesse de rotation. Pour cette raison, la vitesse de rotation peut être déterminée en fonction' de la différence de pression existant entre les canaux de sorties 40 15d et 15e. 69 17320 - 6 - 2010538 Les signaux de pression engendrés dans les canaux de sortie 15d et 15e arrivent;, par 1.5intermédiaire des accumulateurs de fluide 16 ou 17, dans les canaux de commande 18a ou 18'b de 1 * élément amplificateur à fluide 18. Les accumulateurs 5 font en sor-te que les impulsions de pression soient filtrées, et ils suppriment les distorsions des signaux de sortie qui sont provoquées par des pointes de.pression. Ensuite, la pression de réglage, transmise par la soupape d'étranglement réglable 19 au canal de commande 18ç de l'élément amplificateur 18, et la pression 10 liée à la vitesse de rotation, et transmise par les canaux de commande 18a et 18'b. sont comparées l'une avec l'autre» Gomme résultat de cette comparaisonon obtients dans les canaux de • sortie 18f„ 18g „ 18h et 18i de lfélément amplificateur 18p uae pression différentielle correspondant à la différence de pression 15 entre les canaux de commande. Lorsque la charge du moteur diminue d'une façon transitoire et lorsque la vitesse de rotation augmentee la pression moyenne dans les canaux de sortie 1Sh et 18j de l'élément amplificateur 18 augmente. En conséquencev dans le circuit B de 20 connexion la pression dans le canal de commande 21b de l'élément amplificateur 21 augmente plus tôt que celle régnant dans le canal de commande 21a. Il en résulte que la pression dans le canal de sortie 21c augmente. En conséquence„ la pression daûs le 25 canal de sortie 22e de l'élément amplificateur 22 suivant augmente» Il en résulte que la pression dans la chambre 6 du régulateur de vitesse précité croît? de sorte que la tige 3 de réglage de carburant- est déplacée vers la gauches ce qui correspond à une diminution de la quantité de carburant injectée. 30 Ceci signifie que la vitesse de rotation du moteur diminue et est ramenée à la valeur réglée Initialement. Dans ce cas9 18inconvénient précité du système de réglage proportionnel se ferait sentirp à savoir qu'on obtiendrait un état instable. Cependant, du fait qu1 immédiatement 35 après, la pression augmente dans le tuyau de commande 21a de l'élément d'amplification 21 du circuit B de connexi on D ,1 ' é c ou-lement de sortie est commuté-dans le canal de sortie de gauche 21d» En conséquencet 1}écoulement passant dans le canal de sortie 22e de l'élément de commande 22 est également commuté dans le 40 canal de sortie 22f , et la Kplage de flottementE! de la sortie précédente peut être contrôlée» 69 17 320 2010538 Du fait que la longueur du canal d'écoulement s'étendant de l'élément amplificateur 18 jusqu'au canal de commande 21a est en relation avec la grandeur de l'influence de la connexion Dp elle est déterminée pour la fréquence 5 d'entrée à laquelle se produit la plus grande fréquence de perturbations, c'est-à-dire pour la vitesse à laquelle se produisent principalement des variations (c'est-à-dire des flottements), à savoir la vitesse de ralenti. Lorsque la charge a augmenté, la pres~ 10 gion moyenne dans les canaux de sortie 18f et 18g croît et, du fait que le circuit A de connexion D agit de la même manière que le circuit B précité, la pression dans le canal de sortie 22f de l'élément amplificateur 22; et par conséquent la pression dans la chambre 7,augmentent. La tige de réglage 3 est déplacée vers la 15 droite, c'est-à-dire dans le sens d'une augmentation de la quantité de carburant injecté, et par conséquent la vitesse de rotation est rétablie. Dans ce cas, on obtient un contrôle de la plage de flottement de la même manière que dans le cas décrit plus haut» Ce mode de fonctionnement se déroule 20 de la même manière lorsque, d'une façon absolument indépendante des variations de la charge, il se produit une modification de la vitesse réglée. Dans le cas d'un processus de réglage avec influence delà connexion D il suffit, comme le montre la figure 25 4, au lieu d'augmenter la longueur d'un des deux canaux de commande des éléments amplificateurs à fluide des circuits de commande A et B, de prévoir un accumulateur de fluide 23. Comme le montre la figure 5, l'invention prévoit également un procédé à l'aide duquel on peut amplifier une 30 partie du signal en provenance du canal de sortie 24v 24! du circuit 4de connexion D^et :établir par l'intermédiaire d'un accumulateur à fluide 25, 25" un couplage de réaction avec le dit circuit de connexion. La vitesse de réglage peut être réglée 35 à volonté en modifiant, à l'aide d'une soupape d'étranglement réglable 19, la section de passage du canal et- en contrôlant .ainsi la pression dans le canal de commande 18c de l'élément amplificateur à fluide 18. Du fait de la- charge initiale du ressort 40 8, on ne peut pas régler, malgré l'étranglement exercé par la soupape 69 17320 .s. 2010538 f9 au-delà d'une valeur déterminée, la vitesse de rotation en~ dessous d'une valeur déterminée» Grâce au courant auxiliaire passant dans le canal de commande 18d, la pression dans le canal de sortie 22e de l'élément amplificateur à fluide 22 est cependant 5 augmentée, et elle agit sur le ressort 8f ce qui provoque une augmentation vers la gauche de la plage de déplacement de la tige de réglage de carburant, et par conséquent une possibilité de régler la vitesse en-dessous de la valeur déterminée précitée. Oe régulateur de vitesse présente les 10 caractéristiques de principe d'un régulateur opérant avec des éléments hydrauliques, c'est-à-dire qu'il ne comporte aucune partie mobile dans les éléments de commande captant, la vitesse de rotation du moteur. Du fait qu'on a affaire dans ce cas à vin servo-régulateur/ qui reçoit de l'extérieur l'énergie nécessaire au 15 déplacement de la tige de réglage, sans que cette transmission soit influencée par la vitesse de rotation du moteur, ce régulateur présente, par comparaison aux régulateurs centrifuges ou pneumatiques classiques, dans lesquels l'énergie précitée est plus élevée et augmente en fonction de la vitesse de rotation, l'avantage 20 particulier qu'il remplit la même fonction et consomme la même puissance à toutes les vitesses de rotationo En outre, la sensibilité de réaction du régulateur de vitesse est améliorée et l'écart transitoire de réglage peut être réduit sans avoir à toucher à l'écart P (écart permanent de la grandeur de réglage par rapport 35 à la valeur imposée.) Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés^ à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 17320 — 9 « 2010538 aromioATioHS 10) Régulateur de vitesse pour moteurs à combustion interne, opérant avec un fluide(liquide ou gaz), et dans lequel des impulsions de pression dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur sont appliquées respectivement, par deux conduits de longueurs différentes, à un canal de commande d'un élément logique hydraulique„ les courants de sortie de cet élément logique d'une part, et un courant qui a une pression constante réglée par le degré d'ouverture d'une soupape d'étranglement, d'autre part, constituant des jets de commande pour un élément amplificateur hydraulique, régulateur caractérisé par ce qu'il est prévu, entre les différents courants de sortie de l'élément amplificateur, d'une part, et un dispositif servant à commander la position d'une tige de réglage de carburant d'une pompe d'injection et réagissant à une pression différentielleP d'autre part, un circuit de connexion commandé par la pression de fluide et dans lequel est prévu un circuit de connexion D basé sur des éléments d'amplification hydrauliques. 2°) Régulateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments amplificateurs à fluide correspondant au circuit de connexion D comporte .nt chacun deux canaux de commande, agissant en sens opposés et présentant des tuyaux d'arrivée de différentes longueurs. 3°) Régulateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments amplificateurs à fluide pour le circuit de connexion D comportent chacun deux canaux de commande, agissant en sens opposés et associés à des tuyaux d'arrivée dont l'un contient un accumulateur de fluide. 4°) Régulateur de vitesse suivant la revendication 1p caractérisé en ce que les éléments amplificateurs pour le circuit de connexion D sont branchés de manière telle qu'une partie du signal en prévenance du canal de sortie du circuit de connexion D, soit amplifiée et soit renvoyée au dit circuit par l'intermédiaire d'un accumulateur de fluide#