Brevet FR2468749A1 — publié le 19810508

L'invention concerne une instal- lation pour régler Ha composition cru mélange de carburant à introduire dans les chambres de combustion d'un moteur à combus- tion interne, pourvue d'un dispositif de dosage du carburant, installation dans laquelle, dans une conduite d'alimentation en carburant partant d'une installation d'amenée de carburant à pression essentiellement constante, il est prévu un organe d'étranglement réglable en fonction de la quantité d'air frais aspiré, cette conduite d'alimentation en carburant étant reliée, en aval de la section de dosage de l'organe d'étranglement, à une première chambre de pression d'une soupape à pression dif- férentielle, et, en amont de cette section, à une seconde cham- bre de pression de ladite soupape qui alimente une conduite de sortie commandée par l'organe qui sépare les deux chambres de pression de la soupape différentielle, dans laquelle est pro- duite, en amont d'un étranglement, une pression pour la commande d'un moteur de réglage, au moyen duquel s'actionne un organe d'étranglement qui commande la section d'aspiration d'air frais dans la conduite d'aspiration du moteur, et/ou la section d'une conduite complémentaire de ramenée de gaz d'échappement débou- chant dans celle-ci. Dans une telle installation, en fonction du prin- cipe de réglage alors appliqué, à l'état d'arrêt du moteur, la section d'aspiration d'air frais est fermée par le papillon d'étranglement et la soupape de retour des gaz d'échappement est ouverte. Lors du démarrage du moteur, il est connu d'injecter une quantité de carburant en excès, de telle sorte que, avec ce système de réglage d'amenée de carburant à cet instant, en rai- son de la fermeture de la section d'aspiration d'air frais, on ne dispose pas d'une quantité d'air frais suffisante pour la combustion; ce qui pose des problèmes pour le démarrage du moteur. Cependant également après le démarrage du moteur, pen- dant la phase d'échauffement, les conditions nécessaires pour la préparation du carburant injecté dans les chambres de com- bustion sont encore mauvaises, de sorte que le gaz d'échappe- ment ramené dans la chambre influence défavorablement les pro- cessus de combustion. Il en résulte la production d'une fumée noire dans le gaz d'échappement du moteur et une marche irré- gulière de celui-ci. L'invention concerne, en vue de remédier à ces inconvénients une installation caractérisée en ce que, à partir de la conduite d'alimentation en carburant, en aval de la section de dosage, ou à partir de la chambre d'aspiration de la pompe d'injection, il est prévu une conduite de dérivation dont la section est commandée en fonction de paramètres de régime de marche du moteur. Une telle installation présente vis-à-vis des réalisations connues l'avantage que, d'une manière simple, pen- dant les phases critiques de démarrage et d'échauffement du moteur, le retour des gaz d'échappement est suspendu, et une quantité aussi grande que possible d'air est amenée au moteur. L'invention prévoit diverses mesures d'applica- tion, exposées dans la suite en vue d'améliorer encore les conditions de bonne carburation dans le moteur. Il y a plus particulièrement avantage à ce que, entre la portion de conduite d'alimentation en carburant en aval de la section de dosage, et la portion de conduite d'ali- mentation de carburant en amont de cette section de dosage, il est prévu une soupape de réglage de pression qui, lorsqu'est atteinte une valeur limite inférieure de la pression dans la conduite d'alimentation en aval de la section de dosage, établit une communication vers la conduite d'alimentation, en amont de la section de dosage. On obtient ainsi que, lors d'une faible vitesse de rotation et d'une charge élevée, ou aussi bien dans le cas d'une grande quantité injectée - comme par exemple lors du démarrage à froid et pendant la marched'échappement -, la pression dans la conduite d'amenée de carburant en aval de la section de dosage n'est pas nulle, et la pompe d'injection aspire de l'air. Il en est ainsi également dans le cas d'une accélération à partir d'une faible vitesse de rotation du moteur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin est une vue d'ensemble schématique d'une installation de réglage de composition du mélange de carburant conforme à l'invention. Dans la figure est représenté de manière simpli- fiée, un moteur à combustion interne 1 pourvu d'un tuyau d'as- piration 2 et d'une conduite collectrice de gaz d'échappement 3. A son entrée, le tuyau d'aspiration 2 est muni d'un filtre à air 5, et il est ensuite constitué par une partie profilée 6 en forme d'entonnoir s'élargissant en direction de l'écoulement vers le moteur. En aval de cette partie 6, est prévu un papil- lon d'étranglement 7, qui est relié, par une tringlerie 8 à un moteur hydraulique de réglage 9. En aval de ce papillon d'étran- glement 7, débouche, dans le tuyau d'aspiration, une conduite de retour de gaz d'échappement 12 provenant de la conduite collec- trice de gaz d'échappement 3, La section de cette conduite de retour 12 est commandée par une soupape de recyclage 14, laquelle est accouplée, par une tringlerie 11, à l'arbre 10 du papillon d'étranglement 7, et qui est actionnée de telle manière, que la section de la conduite de retour de gaz d'échappement 12 soit fermée lorsque la section du tuyau d'aspiration 2 est totalement ouverte par le papillon d'étranglement 7. Le moteur à combustion interne est constitué ici comme un moteur à allumage spontané et est alimenté en carbu- rant, de manière connue, par une pompe d'injection 16. Il peut s'agir ici d'une rangée de pompes d'injection ou d'une pompe unique de répartition. En amont ou en aval de l'embouchure d'entrée de la conduite de retour de gaz d'échappement 12, peut être prévu en outre un compresseur 15 pour l'air aspiré. La pompe d'injection 16 est elle-même alimentée en carburant à partir d'une pompe de circulation 17, par une conduite d'alimentation 19. A la suite de la pompe de circula- tion de carburant 17 est monté directement un filtre à carburant 18 et une soupape de réglage de pression 22 est prévue, en parallèle à ce filtre 18 et à la pompe 17, dans une dérivation d'écoulement allant au réservoir de carburant 20. Cette soupape permet d'obtenir une pression essentiellement constante de circulation de carburant, qui peut en outre être influencée au cours du temps en fonction de paramètres de marche choisis, tels que par exemple la température ou la pression de l'air. Dans la conduite d'alimentation en carburant 19 de la pompe d'injection 16 est prévue une section de dosage variable 24, qui est constituée par un passage d'écoulement en- forme de fente de la conduite 19 débouchant dans un espace annulaire 25 prévu dans un alésage de guidage 26. Cet espace annulaire 25 est formé par une gorge annulaire extérieure d'un coulisseau de commande 27 déplaçable dans l'alésage de guidage 26. L'une des arêtes limites 28 de ce coulisseau de commande 27 contr8le, en fonction de la position du coulisseau, la section de passage libre de la section de dosage 24 en forme de fente, qui s'étend en direction du déplacement du coulisseau, danà la paroi de l'alésage de guidage 26. La conduite d'alimentation en carburant 19 s'étend, sans pouvoir être obturée par le coulis- seau, à partir de l'espace annulaire 25 vers le c8té aspiration de la pompe d'injection 16. Le coulisseau de commande 27 enferme dans l'alé- sage de guidage 26, du c8té frontal, une chambre de pression , qui est reliée, par l'intermédiaire d'un étranglement 31, à la conduite d'alimentation en carburant, en amont de la section de dosage 24. Grâce à la pression du carburant régnant dans cette chambre, le coulisseau de commande est poussé contre un bras pivotant 32, qui est supporté par un c8té, et sur l'extré- mité libre duquel, saillante dans la-zone de l'entonnoir à air 6, est fixé un disque de retenue 34 transversal à la direction d'écoulement de l'air. Ce disque est dévié dans sa position par la pression dynamique du courant d'air, ainsi que par la différence de pression, agissant sur lui, entre la pression de l'air en amont et la pression de l'air en aval du disque, con- tre la force essentiellement constante produite par la pression du carburant, transmise par le disque 27 lui-mgme, la déviation de celui-ci se produisant jusqu'à ce que s'établisse un équili- bre entre les forces. Grâce au profilage de l'entonnoir à air 6, on peut obtenir que, pour une augmentation progressive de la sur- face annulaire libre de passage entre le disque 34 et la paroi de l'entonnoir, différents déplacements de réglage de position du disque sont nécessaires pour le maintien d'une différence de pression constante sur le disque. D'autre part, grâce à la forme de fente de la section de dosage 24, on obtient que cette section se modifie linéairement en fonction du déplacement du disque. Avec une force de rappel maintenue constante sur le disque de retenue 27, on peut ainsi régler un rapport souhaité entre l'air et le carburant adapté aux différentes zones de régime de marche du moteur. La chute de pression à la section de dosage est contr8lée et réglée au moyen d'une soupape à pression différen- tielle 36, dans laquelle une première chambre de pression 37 est reliée à la conduite d'alimentation en carburant 19 en aval de la section de dosage 24 et une seconde chambre de pression 38 est reliée à la conduite 19 en amont de ladite section de dosage. Dans l'exemple représenté, ces deux chambres de pres- sion sont en réalité directement situées dans la conduite d'alimentation 19. Elles sont séparées par une membrane 39 qui est chargée par un ressort de compression 41 du c8té de la première chambre de pression 37. Dans la seconde chambre 38 s'avance, perpendiculairement à la surface de la mebrane, une conduite de sortie 43 dont l'embouchure d'entrée 44 forme une soupape avec la membrane 39. La conduite de sortie 43 aboutit, comme conduite d'amenée d'agent de réglage, dans la chambre de travail 45 du moteur de réglage 9, dont l'organe de réglage 46 (par exemple ici un piston de travail) est chargé par un ressort de compres- sion 48, en opposition à la pression hydraulique dynamique de réglage. L'organe de réglage 46, qui peut 9tre constitué également par exemple par une membrane, est accouplé à une tringlerie 8 pour déplacer le papillon d'étranglement 7. La chambre de travail 45 est en outre reliée au réservoir de car- burant 20, par l'intermédiaire d'un étranglement fixe 49 prévu dans une conduite de retour 50. L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Si à partir d'un état de régime stationnaire du moteur, on déplace, au moyen d'un levier 52, l'organe de réglage de débit de la pompe d'injection 16 dans le sens d'une plus grande quantité injectée, il est nécessaire d'amener à la pompe d'injection davantage de carburant par la conduite d'alimenta- tion 19. Cependant, avec une position tout d'abord constante du coulisseau ou piston de commande 27, cela conduit à une chute de pression plus importante à la section de dosage 24, et à un abaissement de la pression dans la première chambre de pression 37 de la soupape différentielle. Ces conditions servent d'ins- tallation de comparaison, avec laquelle la quantité réelle de carburant amenée au moteur peut être comparée avec la quantité d'air frais aspirée qui correspond à la quantité de carburant traversant la section de dosage 24, compte tenu d'un rapport nécessaire préalablement réglé air/carburant. La chute de pres- sion dans la première chambre de pression 37 provoque un dépla- cement de la membrane 39, et ainsi un accroissement de la section ouverte à lbmbouchure 44 de la conduite de sortie 43. La quantité de carburant qui s'écoule, ainsi augmentée provoque un accroissement de la pression qui s'établit à l'étranglement 49 provoquant alors en agissant dans la chambre de travail 45, un déplacement de l'organe de réglage 46 contre la force du ressort 48. En correspondance, le papillon d'étranglement 7 est déplacé dans le sens de l'ouverture, ce qui entra ne à nouveau une augmentation de la quantité d'air frais amenée, avec une diminution simultanée de la quantité de gaz d'échappe- ment ramené en circuit. Grace à la section de passage agrandie du tuyau d'aspiration au papillon d'étranglement 7, la dépression d'as- piration produite par le moteur peut alors agir plus énergique- ment sur le disque de retenue 34, de telle sorte que celui-ci, sous l'effet de la différence de pression temporairement accrue, est dévié davantage jusqu'à ce que, sur le bras pivotant 32, par augmentation de la surface annulaire libre, c'est-à-dire diminution de l'étranglement dans ce passage, règne à nouveau un équilibre des forces. Grâce au déplacement du bras pivotant 32, la section de passage de dosage 24 s'est également modifiée, de telle sorte que la chute de pression déterminée par la soupape différentielle est à nouveau rétablie à la section de dosage. La modification de la quantité de carburant délivrée par la conduite de sortie 43 correspond au résultat de la comparaison entre la quantité de carburant réellement fournie et la quantité d'air frais aspiré, c'est-àdire de l'écart par rapport à la valeur de consigne qui a été réglée préalablement à la soupape de pression différentielle. Si, dans le cas inverse, le levier 52 est déplacé dans le sens d'une quantité de carburant plus faible ou même nulle, le processus de réglage décrit plus haut se déroule en sens inverse. Sous l'effet de la quantité de carburant plus faible déplacée vers la pompe d'injection, la pression dans la première chambre de pression 37 croit tout d'abord, de telle sorte que la membrane 39 se déplace dans le sens de la fermeture sur l'orifice 44 de la conduite de sortie 43. Ainsi cependant la pression dans la chambre de travail 45 est réduite de telle sorte que le ressort de compression 48 déplace le papillon d'étranglement 7 dans le sens de la fermeture, jusqu'à ce que, par le positionnement corrigé du coulisseau de commande 27, la pression dans la seconde chambre de pression 38 soit équilibrée. Lorsque le moteur est à l'arrgt, la pression de commande dans la chambre de travail 45 décroît jusqu'à 0, de sorte que le papillon d'étranglement 7 se ferme totalement sous l'action du ressort 48, et que la soupape de retour des gaz d'échappement 14 s'ouvre en totalité. Ensuite, avec le processus de démarrage, la pression dans le système et la pres- sion de commande pour la chambre de travail 45 doivent tout d'abord être rétablies, ce qui s'effectue relativement lentement à travers la soupape de pression différentielle 36. Il en résulte des difficultés pour le démarrage du moteur qui, au cours de cette phase de démarrage, aspire des gaz d'échappement. Mais, également, dans la phase d'échauffement qui suit, avec la cons- truction antérieurement connue décrite précédemment, du gaz d'échappement contr8lé est aspiré en retour. Ce retour de gaz d'échappement pendant la phase d'échauffement s'oppose à la combustion; en effet en raison du bas niveau de température, le carburant injecté n'est pas préparé de manière optimale et ne peut pas brûler de manière optimale. En conséquence, dans l'installation conforme à l'invention, il est prévu une soupape magnétique 59, qui commande la section de passage d'une conduite de dérivation 60, qui, dans l'exemple représenté, part d'un point de la conduite d'alimentation de carburant 19 situé en aval de la section de dosage 24, et aboutit au réservoir de carburant 20. Cette conduite de dérivation pourrait-également, par exemple dans le cas d'une rangée de pompes d'injection, partir directement de la chambre d'aspiration de la pompe d'injection 16. On obtient ainsi un effet de balayage, qu'on peut également obtenir dans le cas d'une pompe d'injection dis- tributrice, si la conduite de dérivation est dérivée de la conduite de balayage ramenant au c8té aspiration de la pompe d'injection distributrice. La soupape magnétique est commandée par un dispo- sitif de commande 62 qui reçoit des signaux de commande, qui caractérisent par exemple la situation de démarrage à froid du moteur et son régime d'échauffement. Comme signal de commande pour le démarrage à froid et pour le régime d'échauffement, on peut utiliser par exemple la température du moteur; à cet effet, la position du levier de réglage 52 peut lui être ajoutée pour caractériser la situation de démarrage. Ceci est possible au moyen d'un indicateur de course 63, tel que représenté dans la figure. Le dispositif de commande 62 de la soupape magné- tique est alimenté en courant par l'intermédiaire du contacteur 64 de mise en circuit du moteur. L'installation décrite fonctionne de la manière suivante Avec la fermeture du contacteur 64, la soupape magnétique 59 est alors ouverte par l'intermédiaire du disposi- tif de commande 62, lorsque le moteur est encore froid. En conséquence, à travers la conduite de dérivation 60, il s'écoule une quantité supplémentaire de carburant, à partir de la con- duite d'alimentation en carburant 19, située.en aval de la section de dosage 24, allant au réservoir de carburant. Cela fait l'effet d'une très grande quantité d'injection de carbu- rant, de telle sorte que l'orifice d'écoulement 44 est très rapidement ouvert par déviation de la membrane 39, et qu'il s'établit rapidement dans la chambre de travail 45 du moteur de réglage 9, une pression de commande, qui provoque une ouverture du papillon d'étranglement 7 et une fermeture de la soupape 14 de ramenée des gaz d'échappement. Suivant la constitution du dispositif de commande, la soupape magnétique 59 peut être maintenue ouverte aussi longtemps que la température du moteur reste inférieure à une température de consigne prédéterminée. Cependant également après constatation de la situation de démarrage à froid, la soupape magnétique 59 peut être commandée pour son ouverture pendant un temps déterminé par un organe temporisé. Cette durée correspond au temps à escompter que nécessite l'échauffement du moteur. La durée d'action de l'or- gane temporisé peut également être commandée par la température. Une autre possibilité de mise en oeuvre de la soupape magnétique 59 se présente lors du régime à pleine charge du moteur. Bien que, lors du régime de marche à pleine charge, grâce à l'installation de régulation, le papillon d'étrangle- ment 7 soit totalement ouvert et la soupape de retour de gaz d'échappement 14 totalement fermée, il est possible, par inter- vention de la soupape magnétique, d'accélérer notablement ce processus d'ouverture et de fermeture, plus rapidement que par la régulation elle-m9me. Ceci est important dans le cas d'accé- lérations et également pour assurer que, lors du régime à pleine charge, le retour de gaz d'échappement se trouve toujours supprimé. Cela est valable particulièrement aussi pour des moteurs à combustion interne pourvus d'un turbocompresseur qui, ainsi qu'il est connu, influence défavorablement le comporte- ment à l'accélération dans le cas de changements de charge importants. La position de pleine charge peut alors être détectée également par l'indicateur de course 63, et par le dispositif de commande 62, 9tre convertie en un signal de commande correspondant pour la soupape magnétique 59. Dans une réalisation complémentaire, il est en outre prévu, entre la portion de conduite d'alimentation en carburant 19 située en aval de la section de dosage 24, et la portion de conduite 19 située en amont de cette section de dosage 24, une soupape de commande de pression 65, laquelle lorsqu'est franchie inférieurement une limite inférieure de la pression de carburant dans la portion de conduite 19 située en aval de la section de dosage 24, s'ouvre, et établit, entre les deux portions de la conduite 19, la communication jusqu'à ce que la limite inférieure de pression soit à nouveau atteinte.- Cette installation est également très importante lorsqu'on utilise le dispositif de régulation décrit sans la conduite de dérivation 60 ni la soupape magnétique 59. Dans le cas d'une faible vitesse de rotation du moteur et d'une charge élevée avec une grande quantité d'injection de carburant, il existe le risque, avec ce système d'amenée de carburant, que la pression dans la conduite d'alimentation en carburant, en aval de la section de dosage, descende à une pression de carbu- rant en-dessous de zéro, car le flux de carburant se trouve tout d'abord trop fortement étranglé par la section de dosage 24. Dans le cas de telles pressions aussi basses, il y a risque que la pompe d'injection de carburant 16 aspire de l'air. Le même problème se pose lorsque de plus grandes quantités de carburant en supplément sont emmenées par la conduite de déri- vation 60. A l'aide de la soupape de commande de pression 65, en question, on s'oppose ainsi à ce que la pression dans la conduite d'alimentation en carburant devienne trop faible et que le fonctionnement de la pompe d'injection soit perturbé par aspiration d'air. 2468749 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Installation pour régler la composition du mélange de carburant à introduire dans les chambres de combus- tion d'un moteur à combustion interne, pourvue d'un dispositif de dosage de carburant, installation dans laquelle, dans une conduite d'alimentation en carburant partant d'une installation d'amenée de carburant à pression essentiellement constante, il est prévu un organe d'étranglement réglable en fonction de la quantité d'air frais aspiré, cette conduite d'alimentation en carburant étant reliée, en aval de la section de dosage de l'organe d'étranglement, à une première chambre de pression d'une soupape à pression différentielle, et, en amont de cette section, à une seconde chambre de pression de ladite soupape qui alimente une conduite de sortie commandée par l'organe qui sépare les deux chambres de pression de la soupape différentielle, dans laquelle est produite, en amont d'un étranglement, une pression pour la commande d'un moteur de réglage, au moyen duquel s'actionne un organe d'étranglement qui commande la section d'aspiration d'air frais dans la conduite d'aspiration du moteur, et/ou la section d'une conduite complémentaire de ramenée de gaz d'échappement débouchant dans celle-ci, installation caracté- risée en ce que, à partir de la conduite d'alimentation en carburant (19), en aval de la section de dosage, ou à partir de la chambre d'aspiration de la pompe d'injection (16), il est prévu une conduite de dérivation (60) dont la section est com- mandée en fonction de paramètres de régime de marche du moteur. ) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, pour la commande de la section de la conduite de dérivation (60), il est prévu une soupape magnétique (59). ) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la soupape magnétique (59) est ouverte par un dispositif de commande (62, 64) détectant la mise en marche du moteur lors de températures du moteur inférieures à une température limite inférieure prédéterminée. ) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la soupape magnétique (59), grâce à un dispositif de commande (62) détectant la mise en marche du moteur, qui comporte un organe temporisé avec durée d'interven- tion réglable, est ouverte pour la durée d'action de cet organe temporisé. il ) Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la durée d'intervention de l'organe temporisé est fonction de la température du moteur. ) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la soupape magné- tique (59) est ouverte par le dispositif de commande (62) en fonction du signal de sortie d'un dispositif de détection (63) de la marche à pleine charge du moteur lors du régime à pleine charge du moteur. 70) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, entre la portion de la conduite d'ali- mentation en carburant (19) en aval de la section de dosage (24) et la portion de cette conduite (19) en amont de cette section de dosage, est montée une soupape de commande de pres- sion (65), laquelle, lorsqu'est atteinte une valeur limite inférieure de la pression dans la portion de conduite d'alimen- tation (19), située en aval de la section de dosage (24) éta- blit une communication de cette portion aval avec la portion de la conduite d'alimentation (19) située en amont de la section de dosage (24).