Brevet FR2510191A1 — publié le 19830128

L'invention a pour objet une installation pour régler la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, de préférence à allumage commande, au ralenti et/ou dans un domaine de vitesses de rotation proche du ralenti, le cas échéant pour compléter le réglage de fonctionnement en frein moteur, comportant un dispositif qui amène un fluide à la tubulure d'admission du moteur à combustion interne. I1 est connu, pour les moteurs à combustion interne à allumage commandé, de déterminer les organes d'amenée de carburant, par exemple les installations d'amenée de carburant ou les carburateurs pour le mode de fonctionnement particulier correspondant au ralenti, pendant lequel le moteur à combustion interne nia pas à fouir un couple utilisable. Les installations d'injection de carburant sont alors fréquemment agencées pour que le domaine de ralenti soit incorporé dans le cadre de la conception d'ensemble.Dans le cas des carburateurs, il est usuel de monter, dans le domai du carburateur, un dispositif de préparation de mélange de ralle distinct, ce dispositif assurant l'alimentation du moteur à combustion interne en mélange inflammable pour le fonctionneme au ralenti. La vitesse de rotation de ralenti peut autre réglés par des manipulations appropriées d'organes individuels du dispositif de préparation de mélange de ralenti.Mais les dispositifs connus ne sont pas en mesure de maintenir la vite de rotation de ralenti à une valeur constante indépendamment des données extérieures et/ou du vieillissement de ilinstallat I1 est notamment nécessaire, dans le cas des installations de préparation de carburant devant assurer également une coupure de frein moteur pour le moteur à combustion interne, de prévoir des organes distincts assurant la coupure de frein moteur. Pour les carburateurs, on utilise alors habituellement les soupapes de coupure de ralenti existant souvent de toute façon et qui, lors de la détection du domaine de frein moteur, sont actionnées pour couper l'aminée du carburant. L'invention concerne à cet effet une installation du type ci-dessus, caractérisée en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage proportionnel mécaniquepneumatique commandé par la pression dans la tubulure d'admise ce dispositif comportant un organe de mesure sensible à la pression et soumis à la pression régnant dans la tubulure d'admission ainsi qu'un organe de réglage pour commander la section d'un conduit d'amenée. Par rapport aux réalisations connues, l'installation conforme à l'invention a pour avantage que la vitesse de rotation de ralenti peut être maintenue à une valeur constante, pouvant aussi, si cela est souhaité, varier de façon prédéterminée, par réglage, en utilisant un système de base particulièrement simple fonctionnant suivant le mode pneumatique-mécanique. Ce système de base conforme à l'invention est , en outre, en mesure, en raison de son mode de fonctionnement, de couper l'alimentation en mélange lors des phases de fonctionnement du moteur à combustion interne en frein moteur et de rétablir automatiquement l'alimentation en mélange lors du passage dans le domaine voisin du ralenti. Mais il est particulièrement avantageux qu'une grandeur de correction puisse être superposée au système de base, bien que celui-ci soit de construction simple, sans aucune complication, et de fonctionnement sûr, cette grandeur de correction étant obtenue par voie électrique ou électronique et exerçant son action par voie électromécanique. Par une telle grandeur de correction, il est possible, d'une part, d'éliminer ltécart deréglage subsistant en raison du comportement proportionnel du système de base et de soutenir, en même temps, la dynamique du comportement de réglage du régulateur de base mécanique, pour l'optimiser. Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements de l'installation conforme à l'invention. I1 est particulièrement avantageux que l'on puisse aussi introduire dans la grandeur de correction complétant le système de base des conditions de fonctionnement temporaires du moteur à combustion interne, telles que température, données de démarrage à froid, fonctions de retardement quelconques et similaires. On obtient ainsi dans l'ensemble un régulateur de base mécanique-pneumatique avec une correction electromécanique superposée garantissant un établissement simple de la vitesse de rotation avec un faible besoin de puissance pour le convertisseur électromécanique. Avec la présente invention, il est en outre avantageux que le système de base puisse, comme cela a été mentionné, être utilisé avec ou sans grandeur de correction, pour le réglage de ralenti ou pour le réglage dans le domaine de vitesses de rotation voisin du ralenti.Mais ce système peut aussi être utilisé, simultanément ou en variante, en tant que système de commande de dérivation, dit by-pass, par exemple en tant que by-pass de mélange, pour les carburateurs ou en tant que by-pass d'air pour les systèmes d'injection à mesure de débit d'air ou pour d'autres buts utilisant le mode de fonctionnement conforme à l'invention. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de ltinvention, dessins dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation de régulateur de base mécanique-pneumatique avec superposition de correction électromagnétique, une seule d'un grand nombre de grandeurs de réglage d'influence étant représentée en ce qui concerne la préparation de la grandeur d'influence électrique supplémentaire - la figure 2 représente schématiquement, sous forme de graphique, les variations de la pression absolue régnant dans la tubulure d'admission en fonction de la vitesse de rotation. Le concept de base de l'installati de réglage conforme à l'invention réside dans lm disposition d'une régulateur proportionnel pneumatique agissant sur le remplissage en fonction de la pression dans la tubulure d'ad- mission de manière que le remplissage augmente lorsque la pression dans la tubulure d'admission s'élève. A ce réglage proportionnel mécanique-pneumatique, dont l'effet final est un décalage, c'est-à-dire une modification de course pour un organe de manoeuvre quelconque, est superposée une grandeur de correction, produite de préférence par voie électronique, et mise en action par voie électromécanique. Cela est obtenu à l'aide d'un convertisseur courant/force. Une possibilité de réalisation du concept de base suivant 11 invention est représentée en figure 1. On a désigné, d'une façon générale, par 1 une partie arrachée d'un carburateur avec une tubulure d'admission 2, un papillon d'étranglement 3 et un conduit d'amenée 4 débouchant en 5 dans la tubulure d'admission. A l'emplacement d'embouchure 5, le conduit d'amenée 4 peut introduire dans le conduit principal 2 du carburant, un mélange de carburant et d'air ou un fluide dans le cas d'une application générale quelconque. L'invention est basée sur le fait reconnu qu'il est possible d'obtenir un réglage propor- tionnel de la vitesse de rotation de ralenti en raison de la relation qui existe entre cette vitesse de rotation de ralenti et la pression dans la tubulure d'admission. Cette relation est représentée qualitativement par la courbe I de la figure 2. En partant d'une vitesse de rotation de ralenti de consigne supposée nO, la pression absolue PSRabs régnant dans la tubulure d'admission 2 diminue lors d'une élévation de la vitesse de rotation de ralenti. Par contre, la pression absolue s'élève lorsque la vitesse de rotation de ralenti diminue. L'invention met à profit, cette relation et dispose un organe de mesure 6 à la limite de la tubulure d'admission 2, de manière que l'une des faces de cet organe soit exposée à la pression PSRabs régnant dans la tubulure d'admission. Dans le cas général, l'organe de mesure peut être constitué par une membrane, par un piston chargé par ressort ou par un autre détecteur fonctionnant en cas de variation de pression. Dans exemple de réalisation représenté, l'organe de mesure est constitué par un piston chargé par un ressort, ce piston constituant, en même temps et suivant une réalisation avantageuse de la présente invention, ltorgane de réglage pour déterminer le débit de fluide arrivant dans la tubulure d'admission 2 à partir du conduit d'amenée 4, c'est-à-dire dans l'exemple de réalisation représenté, le mélange de carburant et d'air de ralenti. Sur la face de organe de mesure, c'est-à-dire du piston 6, située à l'opposé de la tubulure d'admission 2 peut agir une pression constante, par exemple, dans un cas simple, la pression atmosphérique ou encore une autre pression ou un vide. Il s'établit alors une différence de pression P agissant sur le piston 6 qui constitue l'organe de mesure. Un ressort de précontrainte 8 agit encore sur l'organe de mesure par l'intermédiaire d'un prolongement 7 de la tige de piston. Dans l'exemple de réalisation représenté, le prolongement 7 de laltige de piston est guidé à travers une ouverture 9 d'un élément de paroi arrière fixe 10 du carburateur, représenté partiellement dans le cas présent, le ressort 3 t appuyant sur cet élement de paroi 10.Le ressort de précontrainte 8 agencé, dans le cas présent sous forme de ressort de compression, s'appuie d'autre part sur une coupelle de ressort 11 montée rigidement à l'extrémité libre du prolongement de la tige de piston. Deux butées 12a et 12b, disposées de part et d'autre de l'élément de paroi fixe, assurent une limitation de la course de translation de l'organe de mesure. On a déjà mentionné préé- demment que, suivant un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le piston 6 constituait alors simultanément le tiroir pour l'action sur le remplissage correspondant au réglage de ralenti.Cela est obtenu en ce que l'embouchure 4a du conduit d'amende séparé 4 dans le conduit transversal 13. dans lequel organe de mesure 6 est monté pour coulisser et qui débouche librement dans la tubulure d'admission 2, peut autre constamment recouverte par l'arête de bordure supérieure de l'organe de mesure, de sorte que celui-ci constitl en même temps le tiroir en tant qu'organe de réglage.Comme indiqué en trait interrompu en 6a, le tiroir et l'organe de mesure 6 peuvent préeenter une section circulaire ou ovale, avec une surface efficace A, de sorte que le fonctionnement résultant du système de base peut être décrit sous forme d'équation: FfedDP"AC On voit que les explications données jusqu'à maintenant pour le système de base et l'équation ci-dessus décrivent un régulateur proportionnel pneumatique appliqué, dans le cas présent, pour maintenir la vitesse de rotation de ralenti constante. Le mode de fonctionnement est indiqué ci-après. Si la pression s'abaisse dans la tubulure d'admission, par suite d'une augmentation de la vitesse de rotation de ralenti à partir de la valeur de consigne nO, la différence de pression P augmente Si la pression atmosphérique agit sur la face arrière du piston. Cela provoque un déplacement du piston 6 vers la droite dans le plan de figure et, par suite, un recouvrement plus important et u étranglement du domaine d'embouchure du conduit d'amenée 4. Il en résulte que le moteur à combustion interne reçoit moins de mélange et que la vitesse de rotation tend à diminuer. En fonction de la différence de pression agissant sur la membrane ou sur le piston et de la caractéristique du ressort, il se produit ainsi un décalage de la course qui provoque l'action sur le remplissage par le tiroir qui joue alors en meme temps le rale d'organe de mesure. Un tel dispositif de réglage constitue un régulateur proportionnel qui présente des inconvénients qui lui sont propres par exemple un écart de réglage permanent et la possibilité d'oscillations du système. Suivant un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, une grandeur de correction électromécanique est donc superposée au comportement de réglage proportionnel du système de base. Cette superposition est effectuée à l'aide d'un convertisseur courant/force, représenté sous une forme particulièrement simple en figure 1, étant constitué par un électro-aimant de manoeuvre 15. Il est clair qu'on peut aussi utiliser pour cela d'autres systèmes attaquant de préférence directement la tige de piston ou son prolongement et exérçant une force dans la direction voulue. Dans l'exemple de- réalisation représenté, leélectro-aimant de manoeuvre 15 comporte un enroulement de solénolde 15a et une pièce d'armature magnétique 15b fixée sur la tige de piston ou faisant partie de cette tige. La superposition de la grandeur de correction, qui peut être une variable quelconque ou une somme d'autres variables quelconques, entraine une mqdification de la formule indiquée précédemment pour le fonctionnement du système de base. La formule modifiée est la suivante: Fed Korr ss P.A. La figure 1 représente une forme de réalisation possible pour produire la grandeur de correction électromécanique superposée à l'action de réglage du fonctionnement de base pour le réglage de la vitesse de rotation de ralenti. Un oscillateur 16 produit, le cas échéant après réduction, une fréquence de consigne de ralenti n .A partir o de l'oscillateur 16, cette fréquence n est envoyée à un o montage comparateur 17 dont l'autre entree reçoit la valeur réelle n de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne prélevée, par exemple, sur la borne de l'allumage Si, par exemple, l'oscillateur est agencé sous forme d'oscillateur VCO (oscillateur à tension commande), on peut faire agir sur celui-ci, par exemple, d'autres grandeurs de correction, par exemple une valeur de temperateur produite au moyen d'une résistance à coefficient de température négatif, non représentée, ou d'autres grandeurs d'influence. Le comparateur établit par voie numérique ou analogique, une différence de vitesse de rotation, affectée d'un signe. Les exemples de réalisation de montages comparant des fréquences entre elles et produisant des valeurs de différences sont connus en soi, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire davantage ici. A partir de la différence de vitesse de rotation, un montage convertisseur 18 branché à la suite, par exemple un convertisseur fréquence/ courant, produit un courant destiné à la bobine de solénoide 15a du convertisseur courant/force (électro-aimant de manoeuvre). Cela a lieu avantageusement de façon telle qu'en partant d'une valeur i du courant de base, un courantsupplémentaire Ai de o signe positif ou négatif approprié est produit suivant le signe de la différence de vitesse de rotation. On obtient ainsi, dans l'ensemble, une détection et un traitement électroniques de la vitesse de rotation. Le traitement électronique de la vitesse de rotation est agencé ou peut être aménagé par des dispositions complémentaires connues de manière à obtenir globalement pour ce traitement un comportement intégral. En conséquence, l'écart de réglage du régulateur de base mécanique, qui subsisterait autrement, est éliminé comme décrit précédemment Le traitement électronique donne, en outre, la possibilité d'assister, pour l'optimiser, la dynamigue du comportement de réglage du régulateur de base mécanique. En outre, on obtient des installations de réglage particulièrement simples par la combinaison du régulateur de base mécanigue et de l'influence exercée au moyen d'une grandeur de correction électromécanique. On peut ainsi assurer l'établissement de la vitesse de rotation avec un faible besoin de puissance pour le convertisseur électromécanique, de préférence en utilisant des circuits intégrés usuels PLL ( boucle à phase bloquée). Il est en outre possible de donner à l'ensemble du système des propriétés dites de centre autonome. Un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention réside dans la possibilité, résultant de la conception de base du principe de réglage, de la mise en application pour la coupure de frein moteur. Les phases de fonctionnement en frein moteur du moteur à combustion interne se produisent, par exemple, lors des parcours en descente avec des vitesses de rotation relativement élevées, le papillon d'étranglement étant fermé. Il s'établit alors, dans la tubulure d'admission, unewession absolue particulièrement faible. En conséquence, en raison du mode de fonctionnement décrit précédemment, le tiroir de réglage 6 est actionné de façon telle que l'amenée du mélange par le conduit d'amenée 4 est interrompue. Si l'on passe ensuite du fonctionnement en frein moteur au domaine de fonctionnement voisin du ralenti, dans lequel une pression absolue croissante s'établit dans la tubulure d'admission lorsque la vitesse de rotation diminue, le tiroir libère (progressivement) l'arrivée du mélange. Le rétablissement de l'amenée du mélange peut alors autre avancé en fonction de la vitesse de rotation pour éviter, en raison de la caractéristique, des abaissements possibles de la vitesse de rotation au-dessous de la vitesse de rotation de ralenti. Ce décalage d'avancement a lieu au moyen de l'intervention de correction électromécanique en donnant une autre caractéristique par commutation du montage de réglage partiel électronique lorsque le fonctionnement en frein moteur est détecté. La détection du fonctionnement en frein moteur a lieu, de façon particulièrement simple, par palpage de la position de ralenti du papillon d étranglement avec évaluation simultanée de vitesses de rotation du moteur à combustion interne situées au-dessus de la vitesse de rotation de ralenti ou d'une vitesse de rétablissement prédéterminée. REVENDICATIONS 1- Installation pour régler la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, de préférence à allumage commandé, au ralenti et/ou dans un domaine de vitesses de rotation proche du ralenti, le cas échéant pour compléter le réglage. de fonctionnement en frein moteur, comportant un dispositif qui amène un fluide à la tubulure d'admission du moteur a combustion interne, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage proportionnel mécanique-pneumatique (4, 6, 7, 8) commandé par la pression dans la tubulure d'admission, ce dispositif comportant un organe de mesure (6) sensible à la pression et soumis à la pression régnant dans la tubulure d'admission ainsi queux organe de réglage pour commander la section d'un conduit d'amenée (4). 2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que organe de mesure est réalisé sous forme de piston (6) ou de membrane, cet organe étant, du coté situé à l'opposé de la tubulure d'admission, sollicité par une pression constante (pression atmosphérique, vide) et prêcontraint par un ressort (8). 3- Installation selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le décalage de course mécanique de l'organe de mesure (6) est transmis par liaison mécanique à un tiroir agissant en tant qu'organe de réglage. 4- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que, pour assurer le réglage de la vitesse de rotation, le tiroir provoque une action sur le remplissage par fermeture ou ouverture continue d'un conduit d'amenée (4). 5- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'organe de mesure est réalisé sous forme de piston et agit, en même temps, en tant que tiroir, une arête de bordure du tiroir/organe de mesure dégageant plus ou moins le domaine d'embouchure du conduit d'amenée (4) dans la tubulure d'admission. 6- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'action d'un organe de manoeuvre électromécanique est superposée à l'action de décalage mécanique de l'organe de réglage proportionnel. 7- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'organe de manoeuvre électromécanique est réalisé sous forme de convertisseur courant/force (électro-aimant de manoeuvre (15) agissant en complément sur le décalage du tiroir et relié à un dispositif de réglage électronique (16, 17, 18). 8- Installation selon la revendication 7 , caractérisée en ce que le dispositif de réglage électronique comporte un organe produisant une valeur de consigne (oscillateur Coi6), un montage comparateur (17) et un convertisseur fréquence/courant (18), dont la sortie est reliée à la bobine de solénoïde (15a) du convertisseur courant/force réalisé sous forme d'électro-aimant de manoeuvre, l'armature (15b) sollicitée par la bobine de solénoïde (15a) étant fixée sur un prolongement (7) de la tige de piston du tiroir, le cas échéant en combinaison avec l'organe de mesure.