Brevet FR2556780A1 — publié le 19850621

Dispositif de réglage automatique d'injection pour moteur Diesel fonctionnant en dual. L'invention concerne la régulation d'un moteur Diesel utilisé en dual, c'est-à-dire avec une alimentation mixte gazole et gaz de gazogène, mais pouvant fonctionner également en tout gazole, comme décrit en particulier dans le brevet FR-A-2 501 788. Ce type de moteur est le plus souvent destiné à des poids lourds et il comporte en général un turbocompresseur entraîné par l'échappement et qui alimente à la fois en air surpressé le moteur avec le gazogène par un double circuit. Il est donc nécessaire de commander tout à la fois le débit de gazole injecté et le débit d'air additionnel ou le gaz pauvre. Dans le fonctionnement tout gazole cela ne pose pas de problème, étant donné que le moteur fonctionne de la manière prévue par le constructeur a l'aide d'une pompe à injection comportant sa propre régulation commandée par des masselottes centrifuges et une crémaillère de commande sollicitée par un ressort. Pour le fonctionnement en dual on substitue à l'air en totalité ou en partie du gaz pauvre, mais il est alors nécessaire, puisque c'est le but final recherché, de réduire le débit de gazole en modifiant la tension du ressort de la crémaillère. Une commande manuelle directe étant très peu pratique, il a été prévu, dans le brevet susmentionné, une commande automatique mettant en jeu un servomoteur électrique agissant sur la tension du ressort et contrôlé par des manocontacts.Toutefois une telle régulation est assez complexe et imparfaite quant au résultat, de sorte qu'elle nécessite néanmoins des corrections manuelles donnant des rendements variables selon les conducteurs. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients qui précèdent en réalisant une commande automatique du débit de gazole agissant dans les deux cas de fonctionnement du moteur, et ceci d'une manière plus simple et plus efficace, c' est-à-dire proche des conditions idéales. L'invention consiste à agir directement sur la crémaillère de la pompe à injection classique à l'aide d'un actionneur pneumatique à double effet incorporant des ressorts antagonistes à réglages de tensions et de position d'équilibre, cet actionneur comportant une première chambre de commande à action covariante, c'est-à-dire telle qu'une augmentation de la pression de commande dans cette chambre entrain la crémaillère dans le sens de l'augmentation du débit de gazole injecté, et une deuxième chambre de commande contravariante, c'est-à-dire agissant dans le sens inverse, et à réunir une prise de pression de sortie du turbocompresseur aux entrées de commande correspondant à ces deux chambres par l'intermédiaire d'un distributeur pneumatique à double effet distribuant la pression sur une entrée et mettant l'autre à l'atmosphère et inversement, de telle manière que pour la marche tout gazole le distributeur est placé dans la position qui réunit la pression du turbocompresseur à la chambre covariante, et que pour la marche en dual le distributeur distribue au contraire la pression sur la chambre contavariante. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une schéma de la régulation; et la figure 2 représente des courbes illustrant le fonctionnement. Sur la figure 1 on voit en 1 une partie du contour extérieure de la pompe d'injection habituelle et en 2 l'axe de la crémaillère de réglage du débit de gazole injecté et qui est actionnée par un levier 3. Le déplacement de ce levier et de cette crémaillère dans le sens de la flèche 4 correspond à l'aumgentation de débit, tandis que la diminution de débit correspond naturellement au sens inverse. Sur les pompes à injection modernes de moteur Diesel il est souvent prévu un dispositif pneumatique qui, sous l'influence de la surpression du turbocompresseur, actionne ce levier 3 avec une force fonction de cette surpression et qui agit dans le sens 4. En effet la surpression du turbocompresseur augmente le taux de remplissage des cylindres et il est habituel, pour augmenter la puissance et éviter un appauvrissement progressif du mélange, d'augmenter le débit de gazole avec cette surpression. Au contraire dans le cas de la marche en dual il est connu que l'injection de gazole ne sert qu'à déclencher l'instant de l'allumage et qu'elle peut être d'autant plus réduite que le taux de compression est plus élevé, le complément de richesse étant fourni par le gaz pauvre. C'est cette contracdiction entre les deux lois de variation qui rend difficile la réalisation d'un dispositif fonctionnant automatiquement et correctement dans les deux cas. Conformément à l'invention, ce résultat est atteint à l'aide d'un ensemble 5 constituant un actionneur à double effet dont la tige de manoeuvre 6 est montée en bout de l'axe 2 pour entratner directement le levier 3 habituel. Si la pompe 1 comporte déjà le dispositif pneumatique indiqué plus haut, l'ensemble 5 est monté à la place de ce dispositif. L'actionneur 5 peut être constitué par tout dispositif de pistons, de soufflets, ou de membranes actionnables par pression d'air. Sous sa forme la plus simple il est constitué par une unique menbrane déformable 7 pincée de manière étanche entre deux carters 8 et 9, le centre de la membrane 7 étant lui-même pincé entre deux coupelles 10 et 11, reserrées par exemple par vissage dans la tige 6 d'un prolongement 12 de cette tige, avec en outre interposition d'un côté au moins d'une rondelle de calage 13 dont on verra le rôle par la suite. Deux ressorts de compression antagonistes 14 et 15 concentriques respectivement à la tige 6 et à son prolongement 12, s'appuient sur ces coupelles 10 et 11 et en outre sur d'autres coupelles fixes, respectivement 16 et 17 dont la position est neanmoins réglables.Pour cela il est prévu deux vis creuses respectivement 18 et 19, qui se vissent respectivement dans leurs carters 8 et 9 et qui comportent un alésage pour le coulissement de la tige 6 ou du prolongement 12. La chambre 20 délimitée entre le carter 8 et la membrane 7 est telle qu'une augmentation de pression dans cette chambre produit un déplacement de la crémaillère dans le sens 4 qui augmente le débit. C'est donc la chambre covariante habituelle. L'autre chambre 21, délimitée de la même façon entre la membrane 7 et le carter 9, agit dans le sens inverse et constitue donc la chambre contravariante. Ces deux chambres sont réunies respectivement par des embouts 22 et 23 et des tubulures correspondantes à un distributeur pneumatique 24 qui reçoit par 25 la pression de sortie du turbocompresseur, prélevée par un autre embout 26 fixé sur le turbocompresseur, et la distribue alternativement à l'un ou l'autre des embouts 22 ou 23, tout en mettant à l'atmosphère la tubulure opposee. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ce distributeur pneumatique 24 est à commande électrique 27 sous la dépendance d'un contacteur inverseur 28 placé au tableau de bord, et qui dans la position représentée en trait plein sur la figure 1 alimente le solénoïde qui produit la connexion directe de 25 à 22 et en même temps la connexion directe de 23 vers l'atmosphère, comme représenté également en trait plein sur la figure. Lorsqu'on bascule le contacteur inverseur 28 dans la position opposée, représentée en trait interrompu, on assure par le distributeur 24 la relation inverse symétrique, représentée également en trait interrompu. Le plot du commutateur 28 correspondant à la marche tout gazole peut en outre avantageusement alimenter, comme représenté sur le schéma de la figure 1, un voyant 29 situé au tableau de bord et indiquant que le moteur fonctionne uniquement sur le gazole, et un compteur 30 d'heures de marche au gazole seul. Le réglage du dispositif s'effectue en démontant le carter 8 du carter de la pompe 1, pour accéder à la tête crantée de la vis creuse 18, tandis que la tête crantée de la vis creuse 19 est accessible directement, mais se trouve de préférence renfermée dans un carter de protection 31 qui assure une meilleure étanchéité et qui est essentiellement plombé pour éviter tous déréglages intempestifs. L'action sur ces deux vis 18 et 19 permet de régler tout à la fois la compression des ressorts 14 et 15 et le déplacement de la position d'équilibre. Un dernier réglage peut être obtenu en remplaçant la rondelle de calage 13 par des rondelles de diverses épaisseurs. Lorsque l'inverseur 28 est en position tout gazole (en trait plein) le moteur fonctionne de la manière prévue par le constructeur et qui correspond sur la figure 2 à un débit de gazole représenté par la courbe 32 et 33 en trait plein. En éffet le régulateur centrifuge dela pompe 1 et l'action de la chambre covariante 20 sur la tige 6 agissent de la manière habituelle et dans le sens voulu. La courbe 32 correspond à la mise en route du moteur, depuis la vitesse D d'environ 100 tours/minute qui est la vitesse du démarreur à la vitesse R d'environ 500 tours/minute qui est la vitesse du ralenti minimum du moteur.La courbe 33 correspond au fonctionnement normal pour les divers régimes du moteur, la consommation allant naturellement en croissant avec ce régime et chutant brusquement à l'approche du régime maximum autorisé pour le moteur, et ceci sous l'effet du régulateur centrifuge de la pompe 1 qui coupe l'alimentation à l'approche de ce régime maximum, qui est d'environ 2200 tours/ minute. Avec l'invention on utilise naturellement le même moteur, mais il est préférable d'utiliser un turbocompresseur plus puissant afin d'avoir un meilleur couple en démarrage et un meilleur fonctionnement en dual. Dans ce cas il peut être nécessaire de monter une soupape tarée de limitation de surpression du compresseur pour éviter un risque d'execedent de puissance nominale du moteur d'origine en fonctionnement du gazole. L'action de cette soupape doit pouvoir est annulée dans le cas de la marche en dual par un asservissement électrique. Cette modification permet un amorçage plus rapide du turbocompresseur au départ du ralenti et par conséquent un meilleur couple moteur à bas régime, avec naturellement en contrepartie une montée plus rapide de la courbe de débit de gazole, représentée en trait interrompu en 34 sur la figure 2. Cette courbe, partant du même point R du régime de ralenti du moteur, monte plus 3 rapidement en fonction du régime, jusqu'à environ 165 cl min pour 700 tours/ minute au point 35. C'est à ce moemnt-là que s'amorce selon l'invention la coupure du débit du gazole par le dispositif décrit. En effet l'inverseur 28 étant dans la position en trait interrompu, la surpression du turbocompresseur prélevée en 26 agit maintenant sur la chambre 21, tandis que la chambre 20 est maintenue à l'atmosphère.Au fur et à mesure que la pression du turbo augmente, selon la courbe représentée en 36 sur la figure 2, le débit de gazole diminue rapidement par l'effet de la chambre 21 qui repousse la tige 6 dans le sens opposé à la flèche 4. En particulier pour une pression au turbo d'environ 850 g/cm2, correspondant au point 37, on a la coupure complète du débit de gazole, alors quten marche tout gazole, on arrivait à la consommation maximale. La zone 38, s'étendant environ de 1200 à 1800 tours/minute pour le régime moteur, correspond à la zone recommandée d'utilisation en dual pour les parcours routiers avec une consommation minimale en gazole. Au point de vue pratique, l'invention permet donc en mettant l'inverseur 28 en position tout gazole, de mettre le moteur en route selon le fonctionnement habituel, avec toutefois cette différence que, le turbocompresseur étant plus puissant, il s'amorce plus tôt et permet l'utilisation d'un meilleur couple moteur à des régimes moins élevés qu'initialement. La puissance maximum du moteur est limitée par la soupape de décharge de surpression qui est asservie électriquement par l'inverseur 28. Le conducteur peut alors mettre l'inverseur 28 en position dual. Comme dans les deux cas de fonctionnement le moteur dispose de sa surcharge de démarrage, on le met en route sur un ralenti accéléré et l'on réduit l'air additionnel. Profitant d'une bonne aspiration dans l'installation gazogène, on allume le foyer pendant le temps de chauffe du moteur. Quand le moteur se met à "galoper" c'est le début de production du gaz pauvre. On commence alors à rouler en ajustant progressivement l'air additionnel en fonction de la montée en température du foyer jusqu'à l'obtention de la puissance optimale en dual. L'ensemble de ces opérations demande environ 1 minute et demie. Quand le chauffeur commence à rouler, par action sur l'accelérateur, le turbocompresseur s'accroche et la surpression produite agit sur le dispositif selon l'invention qui diminue le débit de la pompe à injection au fur et à mesure de la montée en régime du moteur, et ceci jusqu'à la coupure totale du débit à une vitesse déterminée par le réglage. A l'inverse quand la surpression baisse, par exemple quand le moteur baisse de régime en côte, la valve agit de nouveau sur la crémaillère de la pompe en augmentant le débit de gazole d'une quantité juste suffisante au bon fonctionnement en dual. L'invention assure ainsi l'automatisme du réglage de débit de gazole en dual sans intervention du chauffeur. Ce dernier pendant la conduite a seulement à surveiller que le moteur fonctionne à la meilleure surpression turbo possible d'après la lecture du manomètre placé sur la tableau de bord, et à ajuster, mais d'une manière peu fréquente, le réglage d'air additionnel. I1 est aidé pour cela par ailleurs par le bruit du moteur, car dans une bonne marche en dual le moteur perd presque complètement son bruit caractéristique de Diesel. REVENDICATIONS 1. Groupe propulseur pour un véhicule comportant un gazogène, un moteur Diesel avec turbocompresseur entraîné par l'échappement du moteur et une pompe à injection à régulateur et à crémaillère de commande du débit, et destiné à pouvoir fonctionner en tout gazole ou en dual sur le gaz du gazogène avec une injection minimale de gazole assurant la fonction d'allumage selon le régime du moteur et celui du turbo, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de régulation automatique du débit de gazole constitué par un actionneur à double effet (5) agissant directement sur le levier de commande (3) de la crémaillère et comportant deux chambres de commande antagonistes (20, 21) alimentées par un distributeur pneumatique (24) à partir de la pression du turbo (26), ce distributeur (24) comportant deux positions, dont une première fonction pour la marche tout gazole qui distribue la pression du turbo à la chambre (20) qui agit sur la crémaillère dans le sens (4) de l'augmentation du débit tout en mettant l'autre chambre (21) à l'atmosphère, et une deuxième position pour la marche en dual qui produit l'effet inverse, c'est-à-dire distribue la pression sur la chambre (21) qui agit dans le sens de la réduction du débit et met l'autre chambre (20) à l'atmosphère. 2. Groupe propulseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'actionneur (5) comporte des ressorts antagonistes (14) et (15) avec des moyens de réglage (18, 19 et 13) permettant d'ajuster les caractéristiques. 3. Groupe propulseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le distributeur pneumatique (24) est à commande électrique sous la dépendance d'un interrupteur inverseur (28). 4. Groupe propulseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit inverseur électrique (28) commande également, dans sa position correspondant à la marche tout gazole, l'alimentation d'un voyant de bord et d'un compteur d'heures de marche tout gazole. 5. Groupe propulseur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le turbocompresseur est d'une puissance surdimensionnée et qu'il comporte une soupape de décharge de surpression qui est asservie électriquement et commandée également par l'interrupteur inverseur (28) de manière à être mise en service dans la marche tout gazole et à être mise en hors service dans la marche en dual.