Brevet FR2466622A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne un dispositif de réglage de la composition du mélange de carburant, d'air et d'une certaine proportion de gaz d'échappement de reprise, alimenté dans les chambres de combustion d'un moteur à combus- tion interne, dispositif comportant un vérin de positionnement, un dispositif d'étranglement d'air aspiré et, en complément, un dispositif de commande du débit de reprise de gaz d'échappement, le vérin pouvant être manoeuvré, contre la force d'un ressort, par une pression produite par une pompe d'alimentation qui alimente en carbûrant le dispositif de dosage du carburant. Dans un dispositif de ce genre, au moment du démarrage du moteur à combustion interne, le dispositif d'étran- glement du débit d'air aspiré se trouve en position de fermeture, et, par conséquent, le dispositif de réglage du débit de gaz d'échappement de reprise se trouve en position d'ouverture, puisque le dispositif de commande qui y est réalisé travaille de telle façon que, pour la manoeuvre du vérin de positionne- ment, on produise une pression de commande qui augmente au fur et à mesure de l'augmentation du débit d'injection du carburant et qui déplace le dispositif d'étranglement du débit d'air aspiré en position d'ouverture en agissant contre une force de rappel. Au moment du démarrage du moteur à combustion interne, cette pression de commande fait défaut, ce qui fait que, bien que l'on étrangle le débit d'air aspiré et que l'on ouvre le dispositif de reprise de gaz d'échappement, il se produit au démarrage une formation de fumée indésirable. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la chambre de travail d'un deuxième vérin de position- nement qui travaille contre la force d'un ressort de rappel est reliée au c8té pression d'une pompe d'alimentation en carburant, et en ce que le vérin de positionnement présente une butée qui permet de limiter la course du premier vérin de positionnement dans le sens de la fermeture du dispositif d'étranglement du débit d'air aspiré, de façon telle que, en cas d'absence de pression dans la chambre de travail du second vérin de position- nement, le dispositif d'étranglement du débit d'air aspiré vienne en position ouverte. Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de permettre, de façon simple, pour le démarrage, d'amener en position d'ouverture le dispositif d'étranglement du débit d'air aspiré et, de façon complémentaire, d'amener en position de fermeture le dispositif de commande du débit de reprise de gaz d'échappement. Lorsque le moteur à combustion interne commence à tourner, et que l'on atteint la pression d'alimentation de consigne de la pompe d'alimentation en carbu- rant, le dispositif agit en dehors de la plage utile du vérin de manoeuvre du dispositif d'étranglement du débit d'air aspiré. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé qui représente le dispositif. La figure représente de façon simplifiée un moteur à combustion interne 1 avec sa tubulure d'admission 2 et son collecteur de gaz d'échappement 3. C8té entrée, la tubulure d'admission 2 est munie d'un filtre à air 5 et se prolonge sous la forme d'un entonnoir 6, qui va en s'élargissant dans le sens du flux allant vers le moteur à combustion interne. En aval, cette tubulure d'admission comporte un clapet d'étranglement 7, relié par une tringlerie 8 à un vérin hydraulique de position- nement 9. En aval de l'axe 10 de ce clapet d'étranglement débouche, dans la tubulure d'admission, une conduite de reprise de gaz d'échappement 12 dérivée du collecteur des gaz d'échappe- ment 3 et dont l'ouverture de sortie 14, qui se trouve dans l'axe de la tubulure d'admission, se trouve dans l'espace balayé par la moitié du clapet d'étranglement qui se trouve en aval de l'axe 10, cette moitié se trouvant fermée lorsque le clapet d'étranglement est entièrement ouvert. Le moteur à combustion interne est ici un moteur à combustion interne à auto-allumage qui est alimenté en carbu- rant par une pompe d'injection 16. Il peut s'agir d'une pompe d'injection en série comme également d'une pompe à injection à distributeur, travaillant selon le principe d'admission par débordement ou sur le principe d'étranglement de l'admission. La pompe d'injection est alimentée en carburant par une pompe d'alimentation de carburant 17 et par l'intermé- diaire d'une conduite d'alimentation en carburant 19. Un filtre à carburant 18 est monté immédiatement derrière la pompe d'ali- mentation en carburant 17 et parallèlement à ce filtre et à la pompe d'alimentation en carburant, il est prévu une soupape de régulation de pression 22 dans une conduite de dérivation con- duisant au réservoir à carburant 20. Cette soupape permet d'obtenir une pression d'alimentation en carburant définie et essentiellement constante, que, de plus, on peut influencer, sur un intervalle de temps long, en fonction de paramètres d'exploitation choisis, comme par exemple la pression de l'air ou sa température. Dans la conduite d'alimentation en carburant 19, est prévue une section de dosage variable 24, réalisée sous forme de section de passage en forme de fente de la conduite d'alimentation en carburant 19, qui débouche dans une chambre annulaire 25 réalisée dans un alésage de guidage 26. La chambre annulaire 26 est formée par une rainure annulaire extérieure d'un tiroir de commande 27 qui peut coulisser dans l'alésage de guidage 28. L'une des arêtes 28 de limitation du tiroir de commande contr8le, en fonction de la position de ce tiroir de commande 27, la section libre de la section de dosage 24 en forme de fente, s'étendant dans le sens du coulissement du tiroir de commande, dans la paroi de l'alésage de guidage 26. La conduite d'alimentation en carburant 19 passe, de la chambre annulaire 25, vers le c8té admission de la pompe d'injection 16 sans pouvoir 8tre fermée par le tiroir de commande. Naturelle- ment, il est également possible de prévoir la section de dosage 24, à la sortie de la conduite d'alimentation en carburant 19 de la chambre annulaire 25. C8té frontal, le tiroir de commande 27 enferme dans l'alésage de guidage 26 une chambre sous pression 30 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. Sous l'action de la pression du carburant qui règne dans cette chambre sous pression, le tiroir de commande est repoussé sur le bras oscillant 32, tourillonné à une extrémité et sur l'extrémité libre duquel qui pénètre dans l'entonnoir a air 6, est fixé un disque 34 placé perpendiculairement à la direction du flux d'air. Sous l'action de la pression dynamique du flux d'air, et sous l'action de la différence de pression, qui agit sur ce disque, entre la pression de l'air en amont et la pression de l'air en aval, ce disque, agissant contre la force sensiblement constante produite par la pression du carbu- rant et transmise par le tiroir de commande 27, dévie jusqu'à ce qu'il se produise un équilibre des forces. Le profilage de l'entonnoir à air 6 permet d'obtenir que, compte tenu de l'accroissement continu de la surface annulaire libre entre le disque 34 et la paroi de l'entonnoir, un trajet différent du disque soit nécessaire pour maintenir une différence de pres- sion constante sur le disque. D'un autre c8té, la conception en forme de fente de la section de dosage 24 permet d'obtenir une modification linéaire de la section de dosage en fonction du trajet du disque. Si la force de rappel qui agit sur le tiroir de commande 27 est maintenue constante, on obtient ainsi un réglage assurant la proportion souhaitée d'air par rapport au carburant, adaptée aux différentes plages de régime du moteur à combustion interne. La chute de pression à la section de dosage est contr8lée par une soupape à pression différentielle 36. Une première chambre sous pression 37 est reliée avec la conduite d'alimentation en carburant 19 en aval de la section de dosage 24, et une deuxième chambre de pression 38 est reliée avec la conduite d'alimentation en carburant 19 en amont de la section de dosage 24. Dans l'exemple représenté, ces chambres sous pres- sion sont directement situées dans la conduite d'alimentation en carburant elle-même. Les deux chambres sous pression sont séparées l'une de l'autre par une membrane 39 sollicitée, du c8té de la première chambre sous pression 37, par un ressort de compression 41 qui s'y trouve contraint. Dans le deuxième chambre sous pression 38, débouche, perpendiculairement à la surface de la membrane, une conduite de décharge 43 dont l'ou- verture 44 forme avec la membrane 34 une soupape.! La conduite de décharge 43 conduit, en tant que conduite d'amenée à un organe de positionnement, dans la chambre de travail 45 du vérin 9, dont l'organe de positionnement 46, qui par exemple a ici la forme d'un piston, est- sollicité par un ressort de compression 48 agissant contre la pression hydrau- lique de positionnement. L'organe de positionnement, qui peut également avoir la forme par exemple d'une membrane, y est relié a la tringlerie 8 pour commander le clapet d'étranglement 7. De plus, la chambre de travail 45 est reliée, par l'intermédiaire d'un étranglement fixe 49, de la conduite de retour 50, au réservoir de carburant 20. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Si l'on part d'un état de marche stationnaire d'un moteur à combustion interne, et si un levier 52 vient déplacer l'organe de réglage du débit de la pompe d'injection 16 dans le sens d'un débit d'injection de carburant plus important, il est nécessaire d'amener davantage de carburant à la pompe d'injec- tion par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation en car- burant 19. La position du tiroir de commande 27 étant tout d'abord constante, ceci amène cependant une chute de pression plus importante a la section de dosage 24 et une diminution de la pression dans la première chambre sous pression 37 de la soupape à pression différentielle. Cette soupape sert de dispo- sitif de comparaison permettant de comparer le débit de carbu- rant effectivement amené au moteur à combustion interne avec le débit d'air frais aspiré, qui correspond au débit de carbu- rant qui s'écoule par la section de dosage 24, si l'on prend comme principe une dépendance nécessaire et affichée de la proportion air/ carburant. La chute de pression dans la première chambre sous pression 37 opère un déplacement de la membrane 39 et donc un accroissement de la section ouverte de l'ouverture d'écoule- ment 44 de la conduite de décharge 43. Le débit de sortie du carburant, ainsi augmenté, se traduit par une élévation de la pression qui vient agir sur l'étranglement 49 et qui peut main- tenant produire, en agissant dans la chambre de travail 45, un déplacement de l'organe de positionnement 46 en opérant contre la force du ressort de rappel 48. Il en résulte que le clapet d'étranglement 7 se déplace dans le sens de l'ouverture, ce qui conduit à nouveau à un accroissement du débit d'air frais amené, avec réduction simultanée du débit de reprise de gaz d'échappe- ment. Du fait de l'agrandissement de la section de passage de la tubulure d'admission au clapet d'étranglement 7, la dépres- sion d'admission produite par le moteur à combustion interne peut maintenant agir davantage sur le disque 34, de sorte que celui-ci, sous l'influence de la différence de pression,-tempo- rairement augmentée, dévie davantage, jusqu'à ce qu'il s'établis- se à nouveau sur le bras oscillant 32 un équilibre de forces par suite de l'accroissement de la surface annulaire libre ou de la diminution de l'action d'étranglement à cette section de passage. Par suite du déplacement du bras oscillant 32, la section de dosage 24 se modifie également, de sorte qu'il apparait à nouveau à la section de dosage la chute de pression qui a été définie par la conception de la soupape à pression différentielle. La modification du débit du carburant qui s'écoule par la conduite de décharge 43 correspond au résultat de l'équilibre entre le débit de carburant effectivement amené et le débit d'air frais aspiré ou à l'écart d'avec la valeur de consigne affichée de la soupape à pression différentielle. Si, dans le cas inverse, on déplace le levier 52 dans le sens de réduction du débit de carburant ou même jusquaà un débit de carburant nul, le processus de régulation que l'on vient de décrire se déroule en sens inverse. Du fait de la diminution du débit de carburant amené à la pompe d'injection de carburant, la pression commence par monter dans la première chambre sous pression 37, de sorte que la membrane 39 se déplace dans le sens de la fermeture, de l'ouverture 44 de la conduite de décharge 43. Mais alors la pression qui règne dans la chambre de travail 45 diminue de façon, telle que le ressort de compres- sion 48 déplace le clapet d'étranglement 7 dans le sens de la fermeture jusqu'à ce que, du fait de la correction de position du tiroir de commande 27, la pression qui règne dans la deuxième chambre sous pression 38 soit équilibrée. Cependant, au démarrage du moteur à combustion interne, on ne dispose pas de pression d'alimentation dans la conduite d'alimentation en carburant 19, de sorte que, sous l'influence du ressort de compression 48, le clapet d'étrangle- ment 7 se déplace en position de fermeture. En m9me temps, l'ouverture de sortie 15 de la conduite de reprise de gaz d'échappement 12 s'ouvre complètement. Ceci se produit aussi bien si, comme dans l'exemple représenté, la section de la con- duite de reprise des gaz d'échappement 12 est commandée par une moitié de clapet d'étranglement de façon complémentaire à la surface de section de passage libre de la tubulure d'admission 2, ou bien si la section de la conduite de reprise des gaz d'échappement 12 est modifiée par un organe de fermeture dis- tinct au moyen d'organes de transmission correspondants. Pour cette raison, lorsque le moteur à combustion interne s'arrête, il apparait tout d'abord un manque d'air, ce qui a pour consé- quence, particulièrement à basse température, une émission non souhaitée de fumée. Pour l'éviter il est prévu un dispositif supplémentaire décrit ci-dessous. Ce dispositif supplémentaire se compose essentiel- lement d'un deuxième vérin de positionnement 54 comportant un piston de travail 55 auquel est solidairement reliée une butée. 56. Le piston de travail 55 obture, dans un cylindre, une chambre de travail 57 reliée en permanence, par l'intermédiaire d'une conduite de liaison^58, à la partie de la conduite d'ali- mentation en carburant 19 qui se trouve en amont de la section de dosage 24. Par ailleurs, le piston de travail 55 est chargé par un ressort de rappel 59 de préférence un ressort de compres- sion. La butée 56 solidairement reliée au piston de travail 55 et dépassant vers l'extérieur,, a la forme d'un crochet dont l'extrémité 60 pénètre sur la plage balayée par la tringlerie 8 prolongée au-delà du point d'articulation sur le piston de travail 46 du premier vérin de positionnement 9. Le dessin représente le piston de travail 55 du deuxième vérin de posi- tionnement dans la position qu'il prend en cas de fonctionne- ment du dispositif de réglage décrit. La pression qui règne dans la chambre de travail 57 a comprimé le ressort 59 et a déplacé l'extrémité en forme de crochet'56 de telle façon que cette extrémité vienne en dehors de l'angle de balayage possi- ble de la tringlerie prolongée 8'. Pour autant, le déplacement du piston de travail 46 n'est gêné en aucune façon. Si le moteur à combustion interne baisse de régime, la pression qui règne dans la conduite d'alimentation 19 descend jusque 0. Par conséquent, le piston de travail 55, sous l'influence du ressort de rappel 59, est repoussé jusqu'à sa butée arrière, l'extrémité en forme de crochet 60 venant alors saisir le prolongement 8' de la tringlerie 8 et. déplaçant le clapet d'étranglement 7 dans le sens de l'ouverture en agis- sant contre la force du ressort de rappel 48. Simultanément, l'ouverture de sortie 14 de la conduite de reprise du gaz d'échappement, se ferme alors. Pour accélérer ce processus, lors d'une baisse de régime du moteur à combustion interne, en particulier si la pression qui règne dans la conduite d'alimentation en carburant 19 ne diminue que lentement, on peut de plus décharger la cham- bre de travail 57 en direction du réservoir de carburant 20 par l'intermédiaire d'une conduite de décharge 62 dans laquelle est disposée une électrovanne 63. Cette électrovanne 63 y est com- mandée de façon à recevoir le courant fourni par le contacteur de mise en route du moteur à combustion interne et, une fois sous tension, Revenir fermer la conduite de décharge 62. Lors- que le régime du moteur à combustion interne baisse, l'électro- vanne 63 est également hors tension, ce qui fait que sous l'influence d'un ressort de rappel 64, l'organe de fermeture 65 de l'électrovanne vient en position d'ouverture. Dans le dispositif décrit, on a utilisé comme organe d'étranglement pour l'air d'admission et pour le débit de gaz d'échappement de reprise un unique organe d'étranglement à double fonction. Il est également possible bien entendu, d'utiliser séparément pour chaque fluide un organe d'étrangle- ment, les deux étant alors reliés entre eux. Le dispositif selon l'invention se réalise pareillement, toutes choses égales par ailleurs. 9 2466622 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Dispositif de réglage de la composition du mélange de carburant, d'air et d'une certaine proportion de gaz d'échappement de reprise, alimenté dans les chambres de combus- tion d'un moteur à combustion interne, dispositif comportant un vérin de positionnement, un dispositif d'étranglement d'air aspiré et, en complément, un dispositif de commande dt débit de reprise de gaz d'échappement, le vérin pouvant être manoeuvré, contre la force d'un ressort, par une pression produite par une pompe d'alimentation qui alimente en carburant le dispositif de dosage du carburant, caractérisé en ce que la chambre de travail (57) d'un deuxième vérin de positionnement (54) qui agit contre la force d'un ressort de rappel (59) est reliée au c8té pres- sion d'une pompe d'alimentation en carburant (18), ce second vérin présentant une butée (56) qui permet de limiter la course du premier vérin (9) dans le sens de la fermeture du dispositif d'étranglement d'air aspiré (7), de façon telle que, en cas d'absence de pression dans la chambre de travail (57) du second vérin (54), le dispositif d'étranglement d'air aspiré vienne en position ouverte. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la chambre de travail (57) du second vérin de positionnement (54) peut être reliée, par l'intermédiaire d'une électrovanne (63), sollicitée par un ressort, avec une conduite de décharge (62). ) Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que l'électrovanne est mise sous tension du fait de la mise en circuit du contacteur de mise en marche (Z) de l'installation entra née par le moteur à combustion interne et maintient alors fermée la conduite de décharge et la maintient ouverte, lorsqu'elle n'est pas sous tension, sous l'action du ressort de rappel (64).