Brevet FR2008816A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne un régulateur de vitesse fonctionnant avec un fluide d'écoulement (liquide ou gaz)t appelé également "fluidique", pour moteurs à combustion interne à injection de carburant, régulateur dans lequel des impulsions 5 de pression d'un fluide dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur sont transmises, par l'intermédiaire de deux tuyaux de longueurs différentes, aux différents canaux de commande d'un élément logique du type fluidique. L'invention a pour objet, dans de tels régulateurs 10 de vitesse, d'empêcher des perturbations d'affecter des éléments d'amplification branchés en aval de l'élément logique fluidique et qui se produisent lorsqu'on utilise des éléments d'amplification fluidiques et notamment un grand nombre d'amplificateurs fluidiques servant à assurer une forte amplification et sollicités par des 15 signaux de pression qui sont produites par des éléments logiques fluidiques en fonction de la variation de la vitesse de rotation du moteur. 0e problème est résolu, selon l'invention, par ôe que les différents courants de sortie de l'élément logique fluidique 20 sont transmis par l'intermédiaire d'accumulateurs de fluide aux canaux de commande d'un, élément amplificateur fluidique de façon à être amplifiés, la position d'une tige de réglage de carburant étant commandée par la différence de pression existant entre les différents écoulements de sortie de l'élément amplificateur 25 fluidique précité. Un régulateur de vitesse conforme à l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les figures ci-jointes dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'un 30 régulateur de vitesse de type fluidique pour moteurs à combustion interne à injection de carburant. - la figure 2 est une représentation graphique donnant la relation entre la pression et le temps dans les différents canaux d'écoulement de l'élément logique fluidique, 35 - la figure 3 est une représentation graphique donnant la relation entre la pression d'entrée et la pression de sortie d'un élément amplificateur fluidique, - la figure 4 est une représentation graphique des formes d'onde de sortie d'un élément logique fluidique avant et 40 après le passage du fluide dans l'accumulateur. 69 13654 2 2008816 Sur la figure 1, on a représenté en 1 une pompe d'injection de carburant, en 2 un arbre à cames,en 3 une tige de réglage de carburant, en 4 une membrane et en 5 un organe pneumatique de régulation de vitesses. La quantité de carburant 5 débitée par la pompe d'injection 1 est déterminée par la tige de réglage 3 qui est reliée par une extrémité à la membrane 4 séparant l'une de l'autre les chambres 6 et 7» Sur le côté de la membrane 4 tourné vers la chambre 7, il est prévu un ressort 8 dont la force élastique contrebalance la différence de pression entre les 10 chambres 6 et 7 et maintient la tige de réglage de carburant 3 dans une position bien déterminée. A une extrémité de l'arbre à cames 2, il est prévu un disque circulaire 9 dans lequel- sont -percés un certain nombre de petits trous 10 répartis sur un cercle de diamètre déterminé. D'un côté du disque 9, il est prévue une buse 15 11 qui est alimentée en fluide par une source, non représentée sur le dessin. De côté opposé du disque 9, il est prévueune buse réceptrice 12 qui reçoit le jet de fluide en provenance de la buse 11 et de laquelle partent un tube court 13 et un tube long 14 dont les extrémités sont reliées à un canal de commande de gauche 16 ou 20 bien à un canal de commande de droite 17 d'un élément logique fluidique 15. Le canal 18 de jet principal de l'élément logique fluidique 15 est relié à une source introduisant un fluide sous pression et non représentée sur le dessin. Dans l'élément logique fluidique 15, le fluide péné-25 trant dans la chambre de commande de cet élément en provenance du canal 18 de jet principal est dévié par des signaux de commande-en provenance du canal de gauche 16 ou du canal de droite 17, et du fait de l'effet Coanda, dans l'un ou l'autre des-canaux de-sortie 19, 20, cette condition étant maintenue également après cessation 30 dU signal de commande. Il en résulte que du fluide passe (condition de marche) ou bien ne passe pas (condition d'arrêt) dans le canal de sortie 19 ou bien dans le canal de sortie 20. Les canaux de sortie 19 et 20 de l'élément logique fluidique 15 sont reliés par l'intermédiaire d'accumulateurs de 35 fluide 21 ou 22 aux canaux de commande 24 ou 25 d'un élément - amplificateur fluidique 23. Dans l'élément amplificateur fluidique 23, il est prévu à droite de l'axe du canal 26 du jet principal le canal de commande précité, un canal de commande 28 qui comporte un étranglement variable 27 relié à une source de fluide à" pression 40 constante et un canal de sortie 31,tandis qu'il est prévu sur le 69 13654 3 2008816 côté de gauche de l'axe du canal 26 de jet principal le canal de commande 24 précité dans lequel règne une pression constante pour tua canal 30 de commande , un écoulement. auxiliaire et un canal 29 de sortie qui est relié au canal de commande 33 d'un élément ampli-5 fioateur fluidique 32, tandis que le canal de sortie 31 est relié à Un canal de commande 34» Un canal de sortie 35 de l'élément ampli ficateur fluidique 32 est relié à la cïjambre 6 de l'organe de régulation de vitesse 5 précité tandis qu'un canal de sortie 36 est raccordé à la chambre 7» 10 On va décrire dans la suite le mode.de "fonctionne ment du régulateur d e vitesse précédemment défini s lé disque circulaire 9 est entraîné en rotation par l'arbre à cames 2, Tant qu'il existe une communication entre la buse de sortie de jet 11 et la buse réceptrice 12 placée en regard, cette communication étant éta-15 blie par les petits trous 10 du disque circulaire 9, des impulsions de pression sont produites par le fluide sortant de la buse 11 dans la buse réceptrice 12, Une partie de ces impulsions de pression est transmise par l'intermédiaire du tube 13 au canal de commande 17 de l'élément logique fluidique 15 et elle dévie le jet principal sor-20 tant du canal 18 en direction du canal de sortie 19. D'autre part, l'autre partie des impulsions de pression est canalisée par le tube long 14, en arrivant avec un retard de Tq secondes dans l'autre canal de commande 16 de l'élément logique 15 et en faisant dévier le jet principal du canal de sortie f9 dans le canal 25 20. Lorsque le disque 9 continue à tourner et au bout de 60/nN 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 30 réoeptrice 12 et, de la même manière que décrit plus haut, un signal en provenance du tube 13 fait dévier le jet principal du canal de sortie 20 dans le canal de sortie 19, puis, sous l'effet du signal sortant du tube 14» il se produit une déviation du jet principal du canal de sortie 19 dans le canal 20. 35 Ces processus sont représentés sur la figure 2. Si on porte en abscisses le.temps T et en ordonnées la pression P, a désigne l'impulsion de pression, déterminée en fonction du..temps, . du canal de commande 17? tandis que b désigne l'impulsion de pression, déterminée en fonction du temps et retardée de Tq secondes 40 par rapport à a, du canal de commande 16$ c désigne l'impulsion 69 13654 4 2008816 de pression, rapportée à a, du canal de sortie 19,tandis que d désigne l'impulsion de pressions, rapportée à b, du canal de sortie 20. En conséquencey le temps pendant lequel le jet principal passe dans le canal de sortie 19 (condition de marche) est déterminé 5 par le temps Iq secondes qui est fonction de la différence de longueurs des tubes 13 et 14 et qui correspond au décalage entre les impulsions. Ce temps est par conséquent complètement indépendant de la vitesse de rotation du disque circulaire. Du fait que d'autre part l'intervalle entre impulsions est déterminé 10 par la vitesse de rotation N du disque 9 et par le nombre-des petits trous 10, il est inversement proportionnel à la vitesse de rotation F si on suppose que n_ est constant* La pression moyenne P produite dans le canal de sortie 19 de l'élément logique 15 est proportionnelle à la vitesse de 15 rotation N. Du fait que la pression moyenne régnant dans le canal-de sortie 20 est inversement proportionnelle à la vitesse de rotation N, on* peut lier la vitesse à la différence de pression dans les canaux de sortie 19 et 20. Les signaux pulsatoires produits dans les canaux de sortie 19 et 20 de l'élément logique 15 arrivent 20 par l'intermédiaire des accumulateurs précités 21 et 22 dans les. canaux de commande 24 et 25 de l'élément amplificateur 23. Du fait que les signaux pulsatoires traversent les accumulateurs 21 et 22, on obtient l'effet qui va être décrit dans la suite. La pression de sortie APq de l'élément amplificateur 25 23 présente, comme le montre la figure 3 et pour une valeur déterminée de la pression d'entrée £*Pq (différence de pression entre deux écoulements de commande) une valeur limite. Lorsque la pression d'entrée à Pq dépasse une valeur déterminée la pression dé sortie ÛPq n'est pas proportionnelle à la pression d'entrée 30 4 Pq mais elle présente au contraire une tendance à la proportionnalité inverse. Cette valeur limite de APq est proportionnelle à la-pression Pg du jet principal0 Pour obtenir un régulateur de vitesse présentant une faible plage de pressions P et une bonne sensibilité de réaction, on relie ces éléments d'amplification 35 en plusieurs étages (liaison en cascade) et on augmente ainsi le facteur d'amplification car les signaux d'entrée reçus par l'étage précédent sont transmis après amplification à l'étage suivant. Ces signaux d'entrée deviennent de plus en plus grands et, lorsque la différence de pression entre les signaux d'entrée du premier 40 étage est grande, on peut obtenir dans le dernier étage une valeur 69 13654 5 2008816 de l'onde de pression d'entrée supérieure à la valeur précitée de de sorte qu'il se produit des distorsions à la sortie et qu'il est impossible d1 obtenir une amplification efficace. i;. 5 Cela peut être corrigé en augmentant, comme indiqué sur la figure 3 pour PS2? la pression PS d^^^^ï^încipal. Cependant, du fait que la pression d'entrée qui peut être utilisée dans l'appareil est limitée, il est malgré tout difficile d'exercer uniquement par ce moyen une correction suffisante, lorsqu'on 10 filtre, dans de telles conditions, ïonde de pression d'entrée du premier étage précité à l'aide des accumulateurs 21 et 22, on peut éliminer les perturbations provoquées par les distorsions de sortie et amplifications précitées et obtenir un facteur d'amplification supérieur et stabilisé. Il suffit que le volume 15 de l'accumulateur présente un ordre de grandeur tel que l'onde de pression d'entrée précitée ne dépasse pas la valeurÛPc1. la pression dans le canal de commande 28 de l'élément d'amplification 23, qui est réglée par la soupape d'étranglement 27 variable,et la pression proportionnelle à la vitesse de rotation 20 qui est transmise par les canaux de commande 24 et 25 ,sont comparées l'une avec l'autre j comme résultat de cette comparaison, on obtient dans les canaux de sortie 29 et 31 "le l'élément amplificateur 23 une pression différentielle correspondant à la différence entre les pressions dans les canaux de commande. Cette pression 25 différentielle est transmise sous la forme d'un écoulement de commande dans l'élément amplificateur 32 et elle produit de la même manière dans ses eanaux de sortie 35 et 36 une pression différentielle-amplifiée. Cette pression différentielle est appliquée aux chambres 6 et 7 du régulateur de vitesse précité 30 et elle déplace la tige de réglage de carburant 3 dans une position où. l'équilibre est réalisé par rapport au ressort 8 et détermine ainsi la quantité de carburant à injecter. lorsque la charge diminue par exemple, le couple produit par le moteur à combustion interne devient supérieur 35 au couple de charge et la vitesse de rotation du moteur augmente. Il en résulte que la pression moyenne dans le canal 24 du jet de commande de l'élément amplificateur 23 augmente et que la pression dans le canal de sortie de droite 31 devient supérieure à celle du canal de gauche 29. En outre, la pression dans le canal de 40 sortie 35 de l'élément amplificateur 32 devient supérieure à la 69 13654 6 2008816 pression dans le canal de sortie 36 et il en résulte que la pression dans la chambre 6 croît ; du fait que la tige de réglage 3 est déplacée vers la gauche, la quantité de carburant injectée diminue, la vitesse de rotation diminue, ce qui provoque un retour 5 à la valeur réglée initialement,et il s'établit une nouvelle vitesse, lorsqu'inversement le couple de charge du moteur augmente et lorsque la vitesse de rotation diminue# il se déroule le processus inverse de celui décrit plus haut. la vitesse de rotation peut être réglée à volonté 10 en modifiant à l'aide de la soupape d'étranglement 27 réglable la section droite du canal d'écoulement et en modifiant ainsi la pression dans le canal de commande 28 de l'élément amplificateur 23. En raison de la charge initiale du ressort 8, on ne 15 peut pas régler la vitesse de rotation, à l'aide de la soupape d'étranglement 27 variable en dessous d'une valeur bien déterminée. Cependant, on peut augmenter la pression dans le canal de sortie 31, qui agit en opposition à la poussée du ressort 8, en utilisant la pression dans l'écoulement auxiliaire passant dans le canal de 20 commande 30, ce qui provoque un déplacement additionnel de la tige de réglage de carburant 3 vers la gauche. Pour cette raison, on peut établir une vitesse de réglage inférieure à la valeur déterminée précitée. les caractéristiques particulièrement avantageuses 25 de ce régulateur de vitesse-consistent en ce que, du fait des accumulateurs qui sont prévus dans les orifices de sortie de l'élément logique fluidique, on peut utiliser, pour une pression d'alimentation limitée et déterminée de la source de fluide plusieurs étages d'éléments amplificateurs fluidiques sans qu'il 30 se produise de distorsions à la sortie, le facteur d'amplification de ce régulateur de vitesse est augmenté, et, inversement 3 la pression d'alimentation nécessaire pour obtenir un'facteur d'amplification déterminé n'a pas besoin d'être trop élevé1-. On peut par conséquent réduire également la consommation, en fltd.de 35 de travail. l'invention s'étend aux moteurs à combustion interne à injection équipés d'un régulateur de vitesse suivant l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir 40 desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 13654 7 2008816 H 17 E g D I 0 A I I 0 y 8 10 - Régulateur de vitesse fonctionnant avec tua fluide d'écoulement (liquide ou gaz), appelé également "fluidique pour moteurs à combustion interne à injection de carburant, 5 régulateur dans lequel des impulsions de pression d'un fluide dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur sont transmises, par l'intermédiaire de deux tuyaux de longueurs différentes, aux différents canaux de commande d'un élément logique de type fluidique, régulateur caractérisé par ce 10 que les différents courants de sortie de l'élément logique fluidique sont transmis par l'intermédiaire d'accumulateurs de • fluide aux canaux de commande d'un élément amplificateur fluidique de façon à être amplifiés, la position d'une tige de réglage de carburant étant commandée par la différence de 15 pression existant entre les différents écoulements de sortie de l'élément amplificateur fluidique précité, ce qui évite les incidents de fonctionnement. 2° - Régulateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé par ce qu'il est prévt^ entre l'élément amplifica-20 teur fluidique et un organe de réglage déterminant la position de la tige de réglage de carburant, un autre élément amplificateur fluidique. 3° - Moteurs à combustion interne à injection^ caractérisés par ce qu'ils sont équipés d'un régulateur de 25 vitesse suivant l'un ou plusieurs des paragraphes ci-dessus.