Brevet FR2479335A1 — publié le 19811002

L'invention concerne un système de régulation électronique, en particulier pour moteurs Diesel, compor- tant un élément de réglage final pour une pompe d'injec- tion et un régulateur. L'invention a pour objet la création d'un sys- tème de régulation électronique, en particulier pour mo- teur Diesel, qui soit d'une construction simple et qui évite qu'en cas de dérangement du régulateur, des domma- ges mécaniques soient causés au moteur. L'invention résoud ce problème par le fait qu'un dispositif de réglage hydraulique piloté par le régula- teur est prévu pour le positionnement de l'élément de ré- glage final, le système de réglage permettant, en étant non activé par le régulateur, un déplacement de l'élément de réglage final dans une direction prédéterminée, et par le fait que dans cette direction, l'élément de ré- glage final est soumis à un effort de précontrainte. L'invention crée un système de régulation élec- tronique, en particulier pour moteurs Diesel, qui pré- sente un dispositif de réglage à action hydraulique pour le positionnement de l'élément de réglage final. Le dispositif de réglage peut agir sur l'élément de réglage final de la pompe d'injection, soit par une pression de carburant dérivée de la pression hydraulique, soit par une pression dérivée du circuit d'huile du moteur. Le dispositif de réglage est conçu de telle sorte qu'en cas de dérangement du régulateur, l'élément de réglage final de la pompe d'injection puisse être déplacé sur une po- sition de fin de course prédéterminée. Comme dispositif de réglage, un distributeur à trois positions est avantageusement utilisé; en cas de dérangement du système électrique ou du régulateur, ce distributeur ouvre la communication avec la canalisation de retour et autorise un déplacement de l'élément -de ré- glage final soumis à l'action d'un ressort en précon- trainte sur une position prédéterminée. L'utilisation comme dispositif de réglage d'un distributeur à trois positions en liaison avec une mem- brane d'un élément de réglage final présente pour avan- tage que lorsque la tige de réglage de la pompe d'injec- tion est immobilisée, tout débit est arrêté. La pression nécessaire au déplacement de la membrane et de l'élément de réglage final, pression prélevée en aval de la pompe d'injection, est transmise à un accumulateur de pression par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour; ainsi, dès le démarrage du moteur Diesel, le niveau de pression né- cessaire pour manoeuvrer l'élément de réglage final par l'intermédiaire du distributeur à trois positions est disponible. La pression hydraulique nécessaire au dépla- cement de l'élément de réglage final peut aussi être pré- levée sur le circuit d'huile du moteur, c'est-à-dire sur son système de lubrification; dans ce cas, il est prévu une pompe de recirculation à piston libre pour faire tra- vailler l'élément de réglage final sans perte de dévit, l'huile fournie par le servo-mécanisme et amenée au dis- positif de réglage étant renvoyée au circuit d'huile du moteur par la pompe de recirculation à piston libre. Le système de régulation conforme à l'invention permet, même lorsque le régulateur ou le système élec- trique entre en dérangement, d'éviter des dommages méca- niques au moteur, l'élément de réglage final étant amené pour le réglage de la pompe d'injection sur une position de fin de course prédéterminée garantissant un régime de ralenti du moteur. Le régulateur du système de régulation élec- tronique peut recevoir un grand nombre d'informations sur l'état de fonctionnement du moteur Diesel. Il ana- lyse ces signaux et transmet normalement un signal de sortie au dispositif de réglage, le signal de sortie du régulateur étant converti en un effort de réglage appro- prié agissant sur l'élément de réglage final de la pompe d'injection. La manoeuvre de l'élément de réglage final s'ef- fectue par énergie hydraulique, laquelle est toujours disponible sur les moteurs Diesel. La commande de la pompe d'injection par l'élément de réglage final (sous la forme par exemple d'une tige de réglage) s'effectue au moyen d'une membrane dont la po- sition en régime normal est déterminée par le régulateur par l'intermédiaire du distributeur à trois positions, au moyen du fluide hydraulique amené. Dans ce qui suit, d'autres particularités de l'invention sont décrites à l'aide de formes d'exécution, illustrées par des figures, du système de régulation é- lectronique. Ces figures montrent: Fig. 1, une représentation schématique dtun bloc-cylindres équipé d'un système de régulation électronique, le dispositif de réglage assurant la commande de l'é- lément de réglage final de la pompe d'injection par l'intermédiaire d'une pression issue de la pres- sion du carburant. Fig. 2, une représentation schématique d'une forme d'exé- cution dérivée du système de régulation, o l'é- lément de réglage final peut être commandé par l'intermédiaire d'une pression prélevée sur cir- cuit d'huile du moteur. Fig. 3, une représentation schématique de la pompe de re- circulation à piston libre à utiliser sur la for- me d'exécution de la figure 2. Fig. 4, une représentation de la boucle de régulation con- forme à l'invention, sous forme d'un schéma fonc- tionnel. La figure 1 montre une représentation schémati- que du système de régulation électronique prévu par l'in- vention pour un moteur Diesel. Le bloc-cylindres porte le repère 1 et la pompe d'injection du moteur Diesel le repère 2. De la pompe 4 2479335 d'injection 2, des canalisations d'injection 3 conduisent au bloc-cylindres 1. Sont également représentés schéma- tiquement l'arbre de sortie 4 et le collecteur d'échappe- ment 5.du moteur. Le collecteur d'admission du moteur porte le repère 6. La pompe d'injection 2 du moteur Diesel présente par exemple, comme élément de réglage final 7, une tige de réglage à laquelle est fixée une membrane 8. La mem- brane 8 est montée dans un bottier 9 étanche à la pression et reçoit (telle qu'elle est représentée sur la figure 1) la poussée, dirigée vers la droite, d'un ressort 10. Le servo-mécanisme constitué par la membrane 8 et par le bottier 9 porte le repère 11. La membrane 8 raccordée à l'élément de réglage final 7 de la pompe d'injection 2 est en régime normal du moteur positionnée en fonction de la pression qui s'applique sur elle, pression engendrée par le fluide hydraulique amené à un dispositif de régla- ge 12. Le dispositif de réglage 12 est de préférence un distributeur à trois positions piloté par un régulateur 13. Ce régulateur 13 peut être, par exemple, un micro- ordinateur permettant de recevoir un nombre quelconque de signaux représentatifs des différentes conditions du mo- teur. Ces signaux sont analysés dans le régulateur ou mi- croordinateur 13, qui délivre un signal de sortie corres- pondant utilisé au pilotage du distributeur à trois po- sitions 12, lequel commande la pression assurant le dépla- cement de la membrane 8. Sur la forme d'exécution repré- sentée sur la figure 1, la pression nécessaire à la comman- de de l'élément de réglage final 7 est prélevée en aval de la pompe d'alimentation en carburant 27 et transmise à un accumulateur de pression 14. De l'accumulateur de pres- sion 14, qui contient ainsi du carburant sous pression, le carburant est, en fonction de la commande du distributeur à trois positions 12, amené à la membrane 8 qu'il déplace (figure 1) vers la gauche, alors que lorsque la pression établie entre la membrane 8 et le bottier 9 tombe, une charge de carburant parvient dans la canalisation 15 par l'intermédiaire du distributeur à trois positions 12; cette charge de carburant est renvoyée au réservoir à carburant, non représenté. Comme il a été dit, le signal de sortie du ré- gulateur 13 commande l'arrivée de carburant dans le boî- tier 9 et sur sa membrane 8 et le retour du carburant par le distributeur à trois positions 12. Ce signal de sor- tie parvient au distributeur à trois positions 12 par le câble 13. A seul titre d'exemple, il peut être indiqué quels signaux peuvent être transmis au régulateur ou mi- croordinateur 13. Par un câble 16, est amené au régula- teur 13 un signal représentatif du régime du moteur, par un câble 17 un signal représentatif de la température de l'eau de refroidissement, par un câble 18 un signal repré- sentatif de la température des gaz d'échappement. Par les câbles repérés de 19 à 25, d'autres signaux peuvent être transmis au régulateur; le câble 24 peut, par e- xemple, délivrer un signal correspondant à la températyre du carburant et le câble 25 un signal correspondant au retour du signal de déplacement de l'élément de réglage final 7. Une avarie mécanique du moteur en cas de panne du régulateur ou du système électrique est évitée de la façon suivante: Le distributeur à trois positions 12 est automa- tiquement amené, en cas de panne du régulateur 13 ou du système électrique, sur sa position d'ouverture; le fluide hydraulique agissant sur la membrane 8 peut alors s'écouler par l'intermédiaire du distributeur à trois po- sitions 12 et la membrane 8, sous l'action du ressort 10 en précontrainte, se déplacer à droite (figure 1) en dé- plaçant également vers la droite l'élément de réglage fi- nal 7; la pompe d'injection 2 est alors amenée sur une valeur d'arrêt. Sur la forme d'exécution représentée, le car- burant est renvoyé au réservoir à carburant par la cana- lisation 15. Dès que la pompe d'alimentation en carbu- rant 27 tourne, le débit de carburant engendre une pres- sion se transmettant en aval de la pompe d'alimentation 27 à l'accumulateur de pression 14, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 30. Le clapet anti-retour 30 permet de maintenir une pression dans l'accumulateur 14, même lorsque le moteur est arrêté; cette pression peut dès le démarrage du moteur agir sur la membrane 8 pour le positionnement de l'élément de réglage final 7. On voit que pour augmenter le réglage du moteur, du carburant est amené de l'accumulateur de pression 14, par l'intermédiaire du distributeur à trois positions 12, au bottier 9 pour déplacer vers la gauche (cas de la figure 1) la membrane 8 et l'élément de iglage final 7, cependant que pour diminuer le régime, le régulateur 13 pilote le distributeur à trois positions 12 de telle sor- te qu'il n'y ait pas de carburant d'amené à la membrane à partir de l'accumulateur 14 par l'intermédiaire du dis- tributeur à trois positions 12, mais qu'au contraire, le carburant se trouvant entre la membrane 8 et le boîtier 9 puisse s'écouler par le distributeur 12 et la canalisa- tion 15, un déplacement de la membrane 8 vers la droite pouvant ainsi s'exécuter par l'action du ressort 10. Pour le positionnement de l'élément de réglage final 7 à l'aide de la membrane 8, n'importe quel fluide hydraulique peut en principe être utilisé. En variante de la forme d'exécution représentée sur la figure 1, la forme d'exécution de la figure 2 utilise comme fluide hy- draulique l'huile du système de lubrification du moteur. La pression d'huile du moteur s'établissant très vite au démarrage du moteur, une certaine pression est disponible pour la commande de l'élément de réglage final 7 immédia- tement après le départ du moteur. Le volume d'huile mo- teur nécessaire est, sur la forme d'exécution de la fi- gure 2, prélevé sur le système de lubrification repéré 31 et amené par une canalisation 32 au distributeur à trois positions 12, lequel commande l'introduction de l'huile en tant que fluide hydraulique dans le boîtier 9 contenant la membrane 8 en fonction du signal de sor- tie du régulateur 13 appliqué au câble de sortie 13'. Pour que le système de régulation, qui comporte le dis- positif de réglage 12, le boîtier 9 et la membrane 8, puisse fonctionner sans perte de débit, la canalisation évacuant le fluide hydraulique de la chambre intérieure du boîtier 9 est raccordée à une pompe de recirculation à piston libre 33 représentée en détail sur la figure 3. Cette pompe 33 présente une came à excentrique 34 entrai- née par le mmteur et actionnant le piston libre 35. Com- me le montrent les figures 2 et 3, la sortie du distribu- teur à trois positions 12 est raccordée par l'intermédiai- re d'une canalisation 15 et d'un clapet anti-retour 36 à la pompe de recirculation 33; par ailleurs, celle-ci est raccordée par un autre clapet anti-retour 37 et une canalisation 38 à une dérivation 39 prévue sur la canali- sation 32,cette canalisation 32 étant raccordée à l'en- trée du distributeur à trois positions 12. A l'aide de la pompe de recirculation à pis- tons libre 33, on obtient que l'huile s'écoulant de la chambre comprise entre le boîtier 9 et la membrane 8 par l'intermédiaire du distributeur à trois positions 12 pour permettre un déplacement de la membrane 8 (vers la droite sur la figure 2), soit renvoyée au système de lubrifica- tion 31 du moteur pour stabiliser les conditions de pres- sion à l'intérieur du circuit d'huile de moteur. Pour que la pompe de recirculation 33 fonctionne correctement, il faut que le ressort du clapet anti-retour 36 ait un ta- rage inférieur à celui du ressort du clapet anti-retour 37, et par ailleurs, que la capacité définie par le boî- tier 9 et la membrane 8 soit inférieure ou égale à la cy- lindrée de la pompe à piston libre 33. La figure 4 représente un schéma électrique fonctionnel du système de régulation électronique con- forme à l'invention. La boucle de régulation comporte un régulateur 17 représenté avec un bloc 17 a et un bloc 17 b. Le bloc 17a sert au calcul de la valeur pres- crite du système commandé; ce bloc présente des en- trées 19 à 25 auxquelles sont amenés les signaux précé- demment décrits. Le bloc 17b représente l'algorithme de régulation auquel est amené l'écart entre valeur prescrite et valeur instantanée. Au régulateur 17, se raccorde le distributeur à trois positions 12 dont la sortie est raccordée au servo-mécanisme 11. La sortie du servo-mécanisme 11 représente le système commandé, un signal correspondant étant renvoyé en entrée du régula- teur 17. REVENDICATIONS 1) Système de régulation électronique, en parti- culier pour moteur Diesel, comportant un élément de ré- glage final pour une pompe d'injection et un régula- teur, caractérisé par le fait qu'un dispositif de régla- ge hydraulique (12) piloté par le régulateur est prévu pour le positionnement de l'élément de réglage final (7), le système de réglage (12) permettant, en état non activé par le régulateur (13), un déplacement de l'élé- ment de réglage final (7) dans une direction prédéter- minée, et par le fait que dans cette direction, l'élé- ment de réglage final est soumis à un effort de précon- trainte. 2) Système de régulation électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de réglage final (7) présente une membrane (8) pouvant être déplacée en fonction d'une pression hydraulique transmise par l'intermédiaire du dispositif de réglage (12). 3) Système de régulation électronique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif de réglage (12) est un distributeur à trois positions raccordé par une entrée à une source de pres- sion (14). 4) Système de régulation électronique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la sortie du distributeur à trois positions (12) est raccordée à une canalisation de retour (15). ) Système de régulation électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la membrane (8) raccordée à l'élément de réglage fi- nal (7) est une partie d'un servo-mécanosme (11) et que le servomécanisme (11) présente un ressort (10)pour exercer un effort de précontrainte destiné à déplacer la membrane (8) sur une position prédéterminée. 6) Système de régulation électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'accumulateur de pression (14) est raccordé par un clapet antiretour (30) à une-pompe d'alimentation en carburant (11). 7) Système de régulation électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la sortie du distributeur à trois positions (12) est raccordée à une pompe de recirculation à piston libre (33). 8) Système de régulation électronique selon la re- vendication 7, caractérisé par le fait que sur la canali- sation (15) raccordant la sortie du distributeur à trois positions (12) à la.pompe de recirculation à piston li- bre (33), est monté un clapet anti-retour (36) et que la pompe de recirculation à piston libre (33) est raccordée par l'intermédiaire d'une autre canalisation (38) à une dérivation (39) de la canalisation (32) conduisant à 1' entrée du distributeur à trois positions (12), un clapet anti-retour (37) étant disposé sur la canalisation (38) entre la pompe de recirculation à piston libre (33) et la dérivation (39). 9)- Système de régulation électronique selon la re- vendication 8, caractérisé par le fait que le tarage du ressort du premier clapet anti-retour (36), clapet asso- cié à la pompe de recirculation à piston libre (33), est choisi inférieur à celui du ressort du second clapet anti- retour (37) associé à cette pompe. ) Système de régulation électronique selon l'une des revendications de 7 à 9, caractérisé par le fait que la capacité du servo-mécanisme (11) est inférieure ou égale à la cylindrée de la pompe de recirculation à pis- ton libre (33).