Brevet FR2491998A1 — publié le 19820416

t491998 Dispositif de commande de vitesse pour un moteur La présente invention concerne la technique de la commande de vitesse d'un moteur à combustion interne que l'on désire faire fonctionner au moins à deux vitesses distinctes, et dans lequel on cherche également à incorporer une commande asservie à la chute de la pression d'huile. Bien que la présente invention puisse être utilisée avec des moteurs dans des environnements divers, on va décrire surtout dans le présent exposé sa mise en oeuvre dans un dis- positif de réfrigération mobile du type utilisé de façon typique sur les remorques des camions et autres conteneurs de marchandises qui exigent soit un chauffage soit un refroidis- sement soit les deux à la foise L'utilisation des moteurs. combustion interne qui fonctionnent de façon continue à une seule vitesse et passent ensuite à une autre vitesse selon les exigences de la réfrigé- ration ou du chauffage sont bien connus. Des agencements uti- lisés pour obtenir des vitesses différentes d'un moteur avec un levier de papillon des gaz est décrit dans le brevet U*S. 4 117 740. Dans les agencements industriels ordinaires de la période actuelle, le levier de commande de vitesse du moteur est actionné par un solénoïde mi électriquement en fonction des conditions de fonctionnement du système de réfrigération. Ces solénoïdes sont, dans un certain sens, relativement volu- mineux par le fait qu'ils exigent continuellement 60-70 watts et qu'ils pèsent plus de 2,5 kg. L'objet principal de la présente invention est de procurer un agencement qui supprime ces dispositifs d'actionnement relativement volumineux et assez coûteux en faveur de solénoïdes de commande plus petits. Les moteurs destinés aux systèmes de réfrigération typiques utilisés sur les transports peuvent ou non comporter un dispositif de commande asservi à la chute de la pression d'huile du moteur. Un dispositif typique de commande asservi à la chute de pression d'huile utilise un interrupteur sensible à la pression de l'huile et un temporisateur thermique. Ce temporisateur thermique sert à empocher un arrêt ficheux de l'installation, par exemple à la suite d'une chute momentanée ou intermittente de la pression de l'huile, et peut, par exem- ple, comprendre un pet de soudure avec un élément de chauffage. Grâce à un tel dispositif, dans les conditions normales de température ambiante, la chute de la pression d'huile se tra- duit par un arrOt safr de linstallation, environ 45 secondes après la détection de la condition. Bien que ceci soit une période relativement longue, il n'en résulte pas nécessairement un endommagement du moteur étant donné que l'interrupteur sen- sible à la pression fonctionne à une certaine pression minimale, par exemple 1,02 atmosphère (103 425 Pasca1->. Dans certain cas, cette caractéristique entraîne un arrêt inopportun ou exige de maintenir la vitesse du moteur à une valeur supérieure k la vitesse minimale préférée. Un inconvénient plus ficheux de ce dispositif particulier est que, du fait qu'il exige le chauf- fage de la soudure ou de tout élément sensible à la chaleur pour permettre l'arrOt sOr de l'installation, il peut arriver queaux températures ambiantes basses, par exemple en dessous de -17,80C, ce dispositif d'arrOt de sécurité ne fonctionne pas du tout, mOme avec une chute totale de la pression d'huile. Un autre objet de la présente invention est, d'une part, d'évi- ter ces inconvénients et, plus spécifiquement, d'incorporer à la commande de vitesse une commande de chute de pression d'- huile et, d'autre part, un agencement dans lequel le moteur peut continuer à fonctionner en présence d'une chute de pression d'huile modérée pouvant être tolérée et le moteur s'arrête si la pression d'huile continue à se dégrader. Selon la présente invention, une source de fluide sous pression, par exemple le système de pression d'huile d'un moteur, est utilisée pour fournir la force motrice servant k actionner le dispositif de commande de vitesse. Avec la pression d'huile fournissant la force motrice, une chute de la pression de l'huile se traduit par conséquent par une réduction de la vitesse et, finalement, un arrgt du moteur si la pression d'huile tombe à une valeur trop basse. Dans un agencement particulier selon la présente invention, le dispositif de commande de vitesse et de chute de pression d'huile comprend un cylindre de commande marche- arrêt de moteur dans lequel se trouve un piston, ce cylindre de commande étant raccordé de manière à recevoir l'huile sous pression et à renvoyer l'huile à une canalisation de retour b travers une électro-vanne marche-arrêt lorsque cette vanne est ouverte, et un cylindre de vitesse dans lequel se trouve un piston de vitesse, ce cylindre de vitesse étant raccordé au cylindre d'arrêt par l'intermédiaire d'un agencement de conduit comprenant une électro-vanne de vitesse, et le piston de vitesse étant en outre relié au moyen de commande de vitesse du moteur, le piston marche-arrêt ou piston d'arrêt prenant une première position lorsque l'huile s'écoule vers la canalisation de retour alors que la vanne marche-arrêt est ouverte et une position opposée lorsque la vanne marche-arrtî est fermée et la vanne de vitesse est fermée, le piston de vitesse prenant une première position lorsque le piston d'arrêt se trouve dans sa première position, une seconde position lorsque le piston d'arrêt se trouve dans la position opposée et l'électro-vanne de vitesse est fermée, et une troisième position lorsque l'huile pénètre dans l'électro-vanne de vitesse alors que celle-ci est ouverte, la première position du piston de vitesse maintenant le moyen de commande de vitesse du moteur dans une position correspon- dante à l'arrêt du moteur, la seconde position maintenant le moyen de commande dans une position correspondante à une posi- tion de vitesse faible du moteur et la troisième position main- tenant le moyen de commande dans une position correspondant à une position de vitesse élevée du moteur, le piston de vitesse étant déplacé de sa première jusqu'à sa seconde position par le déplacement du piston marche-arrêt de sa première position jusqu'à sa position opposée lors du démarrage du moteur, et le piston de vitesse se déplaçant jusqu'à sa troisième position à la suite de l'ouverture de l'électro-vanne de vitesse de manière à mettre sous pression l'espace dans le cylindre de vitesse et à déplacer ainsi le piston de vitesse ainsi que le papillon vers une position de vitesse plus élevée. Le fonctionnement de base consiste à mettre tout d'abord sous pression le cylindre marche-arr-t lors de la mise en marche du moteur en fermant l'électro-vanne de la ligne de retour, le déplacement du piston marchearrgt entraînant mécaniquement le piston de vitesse vers sa position de vitesse faible. Ensuite, à une demande de vitesse plus élevée, 11'- électro-vanne de vitesse s'ouvre de manière à laisser l'huile sous pression pénétrer dans le cylindre de vitesse pour en- trainer hydrauliquement le piston de vitesse jusqu'à une posi- tion de vitesse élevée. Du fait que c'est la pression de l'huile qui fournit la force motrice pour la commande de vitesse, lors d'une chute prédéterminée de la pression de l'huile, le piston de vitesse est déplacé jusqu'à une position de vitesse faible et la vitesse du moteur diminue en conséquence et, lors d'une diminution supplémentaire de la pression, le piston mche-arrit est déplacé jusqu'à la position d'arrêt et le moeur cesse de fonc- tionner. On va maintenant décrire, à titre d'exemple, un mode de réalisation préféré en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue partiellement sehématique et partiellement en coupe d'un agencement selon la présente inven- tion dans lequel le dispositif est représenté dans une première position de commande de vitesse; la figure 2 est une vue qui est similaire à la figure 1 et qui montre le dispositif dans une position de vitesse faible; et la figure 3 est une vue qui est similaire aux figures 1 et 2 et qui montre le dispositif dans une position de vitesse élevée. On va maintenant expliquer la présente invention à propos d'un moteur pour un système de transport réfrigéré. En tant que tel, ce système peut comporter soit un moteur Diesel soit un moteur à essence pour sa propulsion de sorte que le levier de commande de vitesse peut comprendre soit un levier de vitesse et de commande de régulateur dans le cas d'un moteur Diesel, soit un papillon et un régulateur dans le cas d'un moteur à essence. L'agencement comprend un premier cylindre 10 dans lequel se trouve un premier piston 12, ce cylindre étant dé- signé, de façon caractéristique, comme étant un cylindre marche-arrét ou cylindre d'arrêt de fonctionnement. Dans le présent exemple, le moteur est muni d'une pompe à huile 14 qui est adaptée non seulement pour assurer la lubrification du moteur mais également pour servir de source d'huile sous pression pour une commande marche-arrêt et une commande de vitesse. L'espace 16 dans le cylindre 10 à gauche de la tête du piston 12, c'est-à-dire sur le cuté de position initiale de ce dernier, est raccordé de manière à recevoir l'huile sous pression de la pompe 14 par l'intermédiaire de la canalisation 18 et à renvoyer l'huile à la canalisation de retour 20 par l'intermédiaire d'une vanne 22 présente dans la canalisation lorsque cette vanne est ouverte à la suite de l'actionnement de son solénoïde 24. L'espace 16 dans le cylindre marche-arrOt 10 comporte une sortie supplémentaire raccordée à un conduit 26 dans lequel se trouve une vanne 28 que l'on appellera s la vanne de vitesse. La vanne de vitesse est commandée par un solénoïde 30 qui fonc- tionne de manière telle que, lorsqu'une vitesse plus élevée est désirée, il agit de manière à ouvrir la vanne 28. Le conduit 26 s'étend de la vanne jusqu'à l'espace 32 du cylindre de vitesse 34, cet espace 32 se trouvant à gauche de la tête d'un second piston 36 que l'on appellera: le piston de commande de vitesse ou plus simplement le piston de vitesse. Comme on peut le voir sur les dessins, les deux cylindres 10 et 34 du mode de réali- sation préféré forment une structure monobloc. Une tige 40 reliée au piston de vitesse 36 pour se déplacer avec ce dernier s'étend de la tète du piston 36 en direction du piston marchearrêt 12 et coopère avec ce dernier pour qu'il puisse, lorsque le piston marche-arrêt se déplace initialement lors du démarrage de sa première position ou position initiale illustrée sur la figure 1 jusqu'à sa seconde position ou position de vitesse faible illustrée sur la figure 2, entraîner de même le piston de vitesse 36. Ce dernier est également accouplé, par la tige 40, à un levier 42 de commande de vitesse de manière que le déplacement du piston de vitesse 36 jusqu'à l'une quelconque de ses positions entraIne le posi- tionnement du levier 42 de façon correspondante. L'espace 44 qui, dans le cylindre de vitesse 34, se trouve à droite du piston de vitesse 36 communique avec la canalisation 20 de retour de fluide par l'intermédiaire de la canalisation 46. Le piston de vitesse 36 est muni d'un moyen permettant un échap- pement contr8lé,de l'espace 32 vers l'espace 44, ce moyen étant illustré ici sous la forme d'un petit trou ou passage-de fuite 48 qui permet k l'huile de s'échapper à un débit qui estrela- tivement réduit par rapport au débit auquel l'huile peut péné- trer dans l'espace 32 lors de l'ouverture initiale de la vanne 28. Le piston de vitesse est sollicité vers la gauche à l'en- contre du flux d'huile par n'importe quel moyen approprié, soit directement soit par l'intermédiaire d'un moyen de sollicita- tion tel que le ressort de sollicitation 50 du levier de com- mande de vitesse. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispo- sitif. Comme on l'a mentionné précédemment, les pistons 12 et 36 sont représentés sur la figure t dans leuispremières posi- tions correspondant à l'arrêt du moteur. Le moteur étant à l'arr8t, la vanne 22 se trouvant dans la canalisation de retour est ouverte. Lorsque l'on doit mettre en marche le moteur et que l'on tourne la clé de contact, le soléno!de 24 est excité et ferme la vanne marche-arrOt 22. La vanne de vitesse 28 est également fermée à ce moment. Lors de la mise en marche, la pompe 14 de pression d'huile envoie l'huile par l'intermédiaire de la canalisation 18 dans l'espace 16 et commence, de ce fait, b refouler le piston marche-arrêt 12 et, par conséquent, le piston de vitesse 36 vers la droite de manière à avancer le levier de commande de vitesse 42 de sa position représentée sur la figure 1 vers sa position représentée sur la figure 2. Le piston marche-arrit 12 présente une superficie de tête considérablement plus grande que l'arrière du piston de vitesse 36 afin qu'une force adéquate soit obtenue lorsque la pression de l'huile est relativement faible pendant l'opération de mise en marche* Quand le moteur démarre, le piston 12 termine rapide- ment son déplacement vers sa seconde position représentée sur la figure 2 en poussant ainsi le piston de vitesse 36 jusqu'h sa seconde position ou position de la figure 2 et en plaçant par conséquent le levier 42 de commande de vitesse sur sa posi- tion de vitesse faible représentée sur la figure 2. Quand le système de réfrigération demande un fonctionnement du moteur à une vitesse plus élevée, la fermeture de l'interrupteur ap- proprié dans le système met sous tension le solénoïde 30 qui ouvre la vanne de vitesse 28. L'huile sous pression s'écoule alors de l'espace 16 à l'espace 32 par l'intermédiaire de la canalisation 26 et la vanne 28 en entraînant ainsi le déplace- ment du piston de vitesse 36 un peu plus loin vers la droite et en poussant de ce fait le levier 42 de commande de vitesse contre une butée réglable 52 définissant la position de vitesse élevée du levier 42, comme représenté sur la figure 3. On re- marquera que, dans cette position du levier, le piston marche- arrêt 12 peut prendre une psition quelconque dans son cylindre étant donné que les pressions appliquées à ses côtés opposés sont sensiblement égales avec des fluctuations intermittentes éventuelles. Si, par la suite, le système demande un fonction- nement du moteur à une vitesse plus faible, le solénoïde 30 cesse d'être sous tension et, par conséquent, la vanne de vitesse 28 se ferme ce qui permet au levier 42 de commande de vitesse de revenir, sous l'action du ressort 50, vers sa posi- tion de vitesse faible car le fluide s'échappe à travers le passage 48 du piston de vitesse 36 de l'espace 32 jusqu'à l'espace 44 d'o il revient à la pompe à huile. Si, pendant un fonctionnement à vitesse élevée, la pression d'huile tombe à un niveau prédéterminé qui ne convient pas pour maintenir le piston de vitesse 36 dans sa position de vitesse élevée ou troisième position (figure 3), le piston de vitesse conjointement avec le levier 42 se déplace vers la gauche et, par conséquent, la vitesse du moteur chute et celui- ci passe à un fonctionnement à vitesse faible. Si la pression exercée sur le piston 12 de plus grande superficie est adéquate pour maintenir ce dernier dans sa seconde position, le piston 12 arrête le déplacement réducteur de vitesse du piston de vitesse 36 quand la tige 38 vient en contact avec le piston marche-arrSt 12 lors de l'arrivée du piston de vitesse 36 dans sa seconde position ou position de vitesse faible représentée sur la figure 2. Si la pression de l'huile continue h diminuer jusqu'à une valeur très faible rendant souhaitable l'arrgt du moteur, cette pression faible permet à la fois au piston marche- arrêt 12 et au piston de vitesse 36 de se déplacer jusqu'à leur première position (arrêt) représentée sur la figure 1o Ceci a pour effet d'arrêter le fonctionnement du moteur. Du fait que la commande de vitesse et la commande de chute de pression d'huile dans l'agencement selon la présente invention sont toutes deux sujettes à la condition de pression d'huile régnant à tout moment donné, le moteur peut être arrêté très rapidement, par exemple en 5-10 secondes, lors d'une chute sensiblement totale de la pression de l'huile. Ceci est bien différent de ce que l'on pouvait obtenir avec le système clas- sique de pot de soudure et d'élément de chauffage que l'on a mentionné et qui prend, de façon caractéristique, plus de 45 secondes pour larrêt du moteur selon la température ambiante. Du fait que la force motrice est obtenue à partir de la pression de l'huile et que les solénoïdes 24 et 30 ne fonctionnent que comme des solénoïdes pilotes, ces derniers peuvent 4tre relativement compacts, car ils n'exigent que 3 ou 4 watts et, par conséquent, peu coûteux, contrairement au solénoïde relativement puissant de 60 watts, par exemple, nécessaire si le levier de commande de vitesse doit Otre commandé directement par ce solénoïde. L'agencement permet également d'utiliser pour l'ali- mentation en huile une canalisation 18 relativement grand. ce qui est avantageux pour un démarrage à des températures basses lorsque l'huile est relativement visqueuse. 249 1998 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de vitesse pour un moteur comportant un moyen servant de source de fluide sous pression, et un moyen de commande de vitesse pouvant Otre réglé de manière à arrOter le moteur ou à le faire fonctionner à des vitesses différentes, le dispositif de commande de vitesse sus-visé étant caractérisé par le fait qu'il comprend: un premier cylindre (10) contenant un premier piston (12) qui peut être déplacé entre une position initiale et une position actionnée ou de travail, ledit premier cylindre com- portant sur le c6té position initiale du piston un espace (G6) raccordé au premier agencement de conduits (18, 20, 22) com- prenant une première-vanne (22) qui peut Stre actionnée de manière, d'une part, à mettre sous pression ledit espace à partir de ladite source (14) de fluide sous pression et à provoquer ainsi le déplacement dudit premier piston jusqu'à sa position actionnée et, d'autre part, à cesser de mettre sous pression ledit espace pour permettre le retour dudit premier piston à sa position initiale; un second cylindre (34) contenant un second piston (36) relié fonctionnellement audit moyen de commande de vitesse (42), ledit second piston étant sollicité (ressort 50) vers sa position d'arrêt de moteur et pouvant *tre déplacé de cette dernière successivement jusqu'tà une position de vitesse plus faible et une position de vitesse plus élevée; un moyen d'accouplement (40) agissant, lors du déplace- ment dudit premier piston de sa position initiale jusqu'h sa position actionnée, de manière à déplacer ledit second piston à l'encontre de l'action de la sollicitation à laquelle il est soumis depuis la position d'arrêt de moteur jusqu'th ladite position de vitesse plus faible, ledit moyen d'accouplement permettant le déplacement du second piston entre sa position de vitesse plus faible et sa position de vitesse plus élevée indépendamment du premier piston; un second agencement de conduit (26, 28) comprenant une seconde vanne (28) pour mettre sous pression, lorsqu'elle est ouverte, le second cylindre depuis ladite source de manière k provoquer le déplacement dudit second piston jusqu'à ladite position de vitesse plus élevée à l'encontre de l'action de ladite sollicitation; et un moyen (48, 46) pour libérer le fluide sous pression du second cylindre à un débit prédéterminé inférieur au débit auquel ledit second agencement de conduit peut lais- ser pénétrer le fluide sous pression dans le second cylindre lorsque ladite seconde vanne est ouverte. 2. Dispositif de commande de vitesse selon la reven- dication 1, caractérisé par le fait que ledit premier piston (12) lorsqu'il est maintenu dans sa position actionnée, agit par l'intermédiaire dudit moyen d'accouplement (40) de manière à maintenir le second piston (36) en l'empêchant de se déplacer de sa position de vitesse faible jusqu'à sa position d'arrOt de moteur, ledit premier piston permettant ce déplacement du second piston lorsque la pression du fluide dans ledit premier cylindre tombe en dessous d'un niveau prédéterminé. 34 Dispositif de commande de vitesse selon les reven- dications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit second agencement de conduit (26, 28) comprenant ladite seconde vanne (28) raccorde le second cylindre (34) audit espace (16) du premier cylindre (10). 4. Dispositif de commande de vitesse selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que ledit premier piston (12) présente une superficie de tête sensiblement plus grande que la superficie de t8te dudit second piston (36). 5. Dispositif de commande de vitesse selon l'une quelconque-des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits premier et second cylindres (10, 34) sont alignés axialement l'un avee l'autre, ledit moyen d'accouple- ment comprenant une tige de poussée (40) reliée à un desdits premier et second pistons et s'étendant axialement à partir de ce piston pour coopérer avec l'autre piston. 6. Dispositif de commande de vitesse selon la reven- dication 5, caractérisé par le fait que lesdits premier et second cylindres (10, 34) forment une structure monobloc0 7. Dispositif de commande de vitesse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen formant la source d'huile de fluide sous pression est constitué par un système d'huile sous pression pour lubrifier ledit moteur, ce système comprenant une canali- sation de retour d'huile, ledit premier moyen de conduit com- prenant un conduit qui est raccordé à ladite ligne de canali- sation d'huile, et ladite première vanne (22) étant disposée dans ledit conduit et étant une vanne normalement ouverte commandée de manière à se fermer lorsque le moteur démarre. 8. Dispositif de commande de vitesse selon la reven- dication 7, caractérisé par le fait que ledit moyen (48, 46) pour libérer le fluide sous pression du second cylindre est en communication d'écoulement de fluide avec ladite canalisa- tion de retour d'huile. 9. Dispositif de commande de vitesse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite seconde vanne (28) est une vanne normalement fermée commandée de manière à se fermer lors d'une demande de fonctionnement du moteur à une vitesse plus élevée.