Brevet FR2616849A1 — publié le 19881223

L'invention a pour objet un dispositif destiné à empêcher des battements inconfortables d'inversion de charge, qui équipe des moteurs à combustion interne destinés à propulser des véhicules et munis d'un système d'injection de carburant, et qui comporte des dispositifs temporisant, seulement à proximité du passage par zéro de la courbe de couple de rotation du moteur à combustion interne, les effets résultant d'un ordre de commande donné par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur et se répercutant sur l'alimentation en carburant du moteur. Un dispositif de ce type est décrit dans la demande de brevet antérieure P 36 40 536.1. L'on sait que les automobiles équipées de moteurs à combustion interne connaissent, lors des inversions de charge, c'est-à-dire lors du passage d'un fonctionnement en poussée à un fonctionnement en traction, des battements de transfert qui peuvent entrainer, en particulier à bas régime du moteur, le tangage du véhicule, appelé également secousses. Ce phénomène résulte prin- cipalement de l'énergie cinétique du moteur à combustion interne et du train de transmission, qui est libérée, lors des inversions de charge, en raison de la résilience et des jeux du train de transmission, et qui est retransmise partiellement à la carrosserie du véhicule. Par conséquent, les effets désagréables des inversions de charge peuvent être évités en grande partie si l'on réduit -au minimum l'énergie cinétique libérée lors des inversions de charge. Cela se fait selon la demande de brevet antérieure ainsi que selon le document européen EP 0 155 993, FO2D 11/10, divulgué antérieurement, grâce au fait que les ordres de régulation donnés par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur à l'élément régulateur, par exemple à un papillon des gaz ou à une crémaillère d'une pompe d'injec- tion, y sont transmis de façon temporisée; la transmission temporisée. étant équivalente à un aplatissement et, en même 26 16849 temps, à une prolongation de l'évolution de l'ordre de régulation. En principe, une telle transmission temporisée des ordres de la pédale d'accélérateur est indésirable au moins pendant le fonctionnement normal du moteur à combustion interne; cependant elle est admise, dans l'état actuel de la technique, sur une plage assez étendue de régulation, afin d'éviter ou de réduire à un niveau supportable l'instabilité dynamique longitudinale du véhicule encore plus désagréable. Le dispositif décrit dans la demande antérieure limite la temporisation de la transmission des ordres de la pédale d'accélérateur, permettant de réduire les effets désagréables d'inversion de charge au moins à un niveau acceptable, à un délai très réduit dans l'évolution du couple de rotation du moteur à combustion interne, à savoir à proximité immédiate de l'intersection avec la ligne zéro. Cette solution tient compte du fait que l'origine du battement d'inversion de charge est due presque uniquement à l'inversion de signe du couple de rotation lors du passage de la poussée à la traction. Ainsi, alors que la demande antérieure inter- vient dans la transmission des ordres d'accélération donnés par l'intermédiaire de la pédale d'accélération, le dispositif selon la demande de brevet antérieure P 37 16 042.7 procède, lors des mouvements rapides de la pédale d'accélérateur, en abandonnant une telle temporisa- tion de la transmission des ordres, à une limitation des impulsions d'injection, au niveau de la pompe d'injection, en supprimant d'abord un nombre relativement élevé d'impulsions d'injection, et en rétablissant ensuite progressivement, pendant la suite du fonctionnement du moteur, les impulsions d'injection supprimées, jusqu'à ce que toutes les impulsions d'injection soient de nouveau admises. Selon la demande antérieure, cette limitation des impulsions d'injection peut être réalisée au moyen d'une vanne de coupure qui, de toutes façons, est disponible. Ce dernier dispositif effectue donc une suppression totale d'impulsions d'injection et, de ce fait, coupe une série de cylindres. Contrairement à la demande de brevet antérieure, citée en introduction, la demande citée en dernier ne prévoit pas la restriction des mesures à une zone proche du passage par zéro de la courbe du couple. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif, destiné à empêcher des battements inconfor- tables d'inversion de charge, qui équipe des moteurs à combustion interne destinés à propulser des véhicules et munis d'un système d'injection de carburant, et qui comporte des dispositifs temporisant, seulement à proximité du passage par zéro de la courbe de couple de rotation du moteur à combustion interne, les effets résultant d'un ordre de commande donné par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur et se répercutant sur l'alimentation en carburant du moteur, de telle façon qu'elle puisse trouver son application, à faible frais, aussi bien sur des machines d'injection à commande électronique que sur des machines à commande mécanique. Le but est atteint grâce au fait que la pompe d'injection de carburant du moteur à combustion interne est dotée d'une vanne qui est actionnée, par l'intermédiaire d'un capteur de position de la pédale d'accélérateur, et uniquement au début d'un déplacement de la pédale à partir de sa position de charge zéro, durant un délai prédéterminé T, de façon à limiter la quantité de carburant acheminée vers les injecteurs à une valeur correspondant à la demande de carburant du moteur à combustion interne à charge zéro. Des réalisations avantageuses de l'invention seront détaillées ci-après. Le principal avantage de l'invention réside en son extraordinaire simplicité. Lors des mouvements de la pédale d'accélérateur à partir d'une position zéro (position ralenti), l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne est réduite au niveau des besoins sous charge zéro, pendant un délai prédéterminé qui, empirique- ment parlant, inclut le passage par zéro de la courbe de couple. Dans ce contexte, on peut, de nouveau, faire appel à la vanne de coupure, & condition que celle-ci soit d'une conception telle que la vanne d'étranglement soit intégrée dans la vanne de coupure de telle sorte qu'un pointeau de celle-ci, déterminant la section d'écoulement, puisse être placé non seulement en position ouverte et position fermée, mais également en position d'étranglement. Plusieurs exemples de réalisation de l'inven- tion, appliqués aux moteurs Diesel, seront décrits par la suite, au vu des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe des composants, concernés par l'invention, du système d'injec- tion d'un moteur & combustion interne, non représenté ici; - la figure 2 représente un schéma de branche- ment de la commande du dispositif selon la figure 1; - la figure 3 illustre l'évolution, par rapport au temps, du courant d'excitation de la vanne de la figure 1; - la figure 4 illustre l'évolution, par rapport au temps, de la course de la pédale d'accélérateur; - la figure 5 illustre la courbe du couple de rotation obtenue grâce au dispositif selon la figure 1; - la figure 6 représente une variante de réalisation simplifiée du dispositif selon la figure 1; - la figure 7 illustre une autre conception pratique assurant une limitation temporaire de la quantité d'alimentation en carburant; - les figures 8 et 9 illustrent les évolutions, par rapport au temps, de la courbe de couple ainsi obtenues; et - la figure 10 représente un autre dispositif selon l'invention. Considérant d'abord la figure 1, l'on distingue une canalisation 2 d'arrivée dotée d'une vanne de coupure 3 d'une pompe d'injection de carburant de conception classique, désignée globalement par 1, ainsi qu'une chambre 4 haute pression ou chambre de pompe et un piston 5 de pompe qui, selon son angle de rotation, relie à la chambre 4 de pompe, une conduite 8 de refoulement pourvue de clapets antiretour 7 et conduisant aux injecteurs des différents cylindres. Il est inutile d'indiquer d'autres détails, étant donné que la conception et le fonctionnement de telles pompes d'injection sont parfaitement connus de l'homme de l'art. Une électrovanne 9 d'étranglement est branchée en série avec la vanne 3 de coupure, le pointeau 10 d'étranglement de cette électrovanne étant représenté dans sa position de travail dans laquelle il ne libère qu'une section réduite d'écoulement dans la canalisation 2 d'arrivée. La section d'écoulement est calculée de telle façon qu'elle n'autorise que le débit de carburant nécessaire pour le fonctionnement du moteur à combustion interne à charge zéro. Une alimentation appropriée en courant de la bobine 11 de l'électrovanne 9 d'étranglement assure le maintien du pointeau 10 d'étranglement, lors du fonction- nement normal du moteur, dans une position en retrait, plus haute sur la figure 1, dans laquelle le pointeau libère la section d'écoulement totale de la conduite 2 d'arrivée, et assure le déplacement du pointeau 10 dans la position d'étranglement représentée sur le dessin seulement au début des mouvements de la pédale d'accélérateur à partir de sa position zéro, pendant un court délai prédéterminé de l'ordre de 0,03 à 0,5 s. La durée de ce temps est déter- minée de telle façon qu'elle tienne compte du passage par zéro de la courbe de couple du moteur, comme l'illustrent les figures 4 et 5 traitées ultérieurement. La figure 2 donne un schéma de branchement d'une commande adéquate de l'électrovanne 9 d'étrangle- ment: la pédale d'accélérateur illustrée schématiquement en 12 agit sur un capteur 13 de position réalisé sous forme d'un contacteur qui, au début du déplacement de la pédale d'accélérateur à partir de sa position zéro, transmet un signal à un boîtier 14 de commande. Ce dernier constitue, pour ainsi dire, un générateur d'impulsions, et crée une impulsion d'une durée de 0,03 à 0,5 s., qui provoque le déplacement du pointeau 10 de l'électrovanne 9 d'étran- glement dans sa position active représentée sur la figure 1. L'on adoptera, en principe, un circuit normalement fermé pour l'alimentation de la bobine 11, de telle façon qu'après avoir mis le contact, l'aiguille se place dans sa position en retrait et y reste maintenue. Dès que la pédale d'accélérateur 12 quitte sa position de repos et actionne le contacteur 13, l'impulsion créée par le boîtier 14 de commande interrompt le circuit durant la période prédéter- minée, de telle sorte que le pointeau soit rappelé, par exemple au moyen d'un ressort, dans sa position active illustrée sur la figure 1. La figure 3 illustre (sans tenir compte du signe) l'évolution du courant i de commande de l'électro- vanne 9 par rapport au temps t, telle qu'elle est engendrée par le boîtier de commande: au moment tl, la pédale 12 d'accélérateur quitte sa position de repos; suite au signal donné par le capteur 13, le courant i passant par la bobine 11 est modifié, durant la période prédéterminée T, de telle manière que le pointeau 10 d'étranglement soit amené en position active, depuis laquelle il est rappelé au moment t2, c'est-à-dire après écoulement du temps T. Le véhicule fonctionne en poussée jusqu'au moment tl, le fonctionnement en traction proprement dit du moteur à combustion interne commence (après, évidemment, une courte phase de transition) au moment t2. La figure 4 illustre le déplacement g (course angulaire ou course de régulation) de la pédale d'accéléra- tion par rapport au temps t, admettant un déplacement très rapide de la pédale d'accélérateur au moment tl. Grâce aux mesures prévues selon l'invention et décrites en regard des figures précédentes, la courbe de couple Md du moteur suit une trajectoire, par rapport au temps t, telle que la représente la figure 5; pendant le fonctionnement en poussée, c'est-à-dire avant le moment tl, le moteur à combustion interne ne rend pas, bien sûr, de couple positif. Cela ne se produit pas non plus au moment tl, c'est-a-dire, au départ du déplacement de la pédale d'accélérateur à partir de sa position zéro, mais avec un certain décalage temporaire correspondant à la durée prédéterminée T, c'est-à-dire à partir du moment t2. Pendant la période prédéterminée T, le moteur à combustion interne ne reçoit que la quantité de carburant correspon- dant à son besoin de ralenti. De cette façon, l'on évite une alternance brusque entre le fonctionnement en poussée et en traction. Alors que l'exemple de réalisation de l'inven- tion décrit ci-dessus utilise une électrovanne d'étrangle- ment séparée branchée en série avec la vanne de coupure, la figure 6 montre une conception d'une pompe d'injection (dont les constituants portent les mêmes repères), la vanne de coupure et la vanne d'étranglement constituant un seul ensemble. Cette vanne combinée 20 possède un pointeau 21 pourvu d'une partie 22 d'obturation et d'une partie 23 d'étranglement. Dans la position illustrée du pointeau 21, c'est la partie 23 d'étranglement qui est active; l'on y trouve les conditions correspondant à la période prédéter- minée T. Durant ce délai, la bobine 24 est donc alimentée en courant. d'excitation qui se situe entre les niveaux de courant correspondant au ralenti (le pointeau 21 se trouve plus en bas sur la figure 6, mettant en oeuvre la partie 22 d'obturation) et le courant correspondant au fonctionnement normal du moteur (le pointeau 21 se trouvant complètement en haut sur la figure 6). Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 7, une conduite 30 de décharge, pourvue d'un gicleur 31 et d'une vanne d'arrêt 32, est raccordée à la chambre 4 de pompe, en parallèle par rapport aux conduites 8 de refoulement. Pendant le fonctionnement normal du moteur à combustion interne, la vanne 32 d'arrêt est fermée, de telle façon que les quantités d'injection de carburant ne soient pas modifiées par cette vanne. Par contre, en cas d'inversion de charge, la pédale d'ac- célérateur, de nouveau par l'intermédiaire d'un capteur de position, provoque l'ouverture de la vanne 32 d'arrêt, durant un délai prédéterminé, de manière que, par l'inter- médiaire du gicleur 31, l'on retire du circuit la quantité de carburant, autrement acheminée dans les conduites 8 de refoulement, qui dépasse la demande en carburant à charge zéro du moteur. L'on obtient ici une courbe de couple de même allure que celle illustrée sur la figure 5. Cependant, il peut être avantageux de commander la vanne 32 d'arrêt de telle façon qu'au bout du délai prédéterminé, la vanne ne s'ouvre pas brusquement, mais s'ouvre de façon continue ou échelonnée. Ceci est illustré sur les figures 8 et 9. Elles représentent, à nouveau, l'évolution dans le temps du couple de rotation Md fourni par le moteur à combustion interne, en admettant au moment tl un déplacement brusque d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Comme l'indique le graphique de la figure 8, le début du déplacement de la pédale d'accélérateur au moment tl provoque l'ouverture complète de la vanne 32 d'arrêt (figure 7) pendant un délai prédéterminé T', suite à quoi la vanne est refermée progressivement, durant un délai T", à partir du moment t3. De cette façon, le couple de rotation est maintenu, pendant le délai T', à proximité de son passage par zéro, pour croître ensuite de façon limitée. En cas d'un rappel échelonné de la vanne 32 d'arrêt dans sa position fermée, le dispositif se comporte de façon similaire. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 10, dans lequel les composants de la pompe portent, de nouveau, les mêmes repères, la chambre 4 de pompe est raccordée à une conduite 40 de décharge de conception particulière. Celle-ci comporte, branchés en série, un clapet antiretour 41, un compartiment accumula- teur 42, et la vanne 43 d'arrêt. Ce dispositif donne une évolution de la courbe de couple selon la figure 8. Là encore, la vanne 43 d'arrêt est fermée pendant le fonctionnement normal du moteur à combustion interne; le volume de fluide accumulé dans le compartiment 42 est sous une pression qui correspond approximativement à la pression maximale de refoulement de la pompe 1 d'injec- tion. Cela signifie que tout le carburant refoulé par celle-ci est acheminé vers les injecteurs. Lorsqu'on passe du fonctionnement en poussée au fonctionnement en traction, c'est-à-dire lors d'une inversion de charge, la vanne 43 d'arrêt s'ouvre briève- ment, pendant, au maximum 0,1 s., et entraîne une diminu- tion de la pression régnant dans le compartiment ac- cumulateur 42. Par conséquent, le clapet antiretour 41 s'ouvre, laissant s'échapper une partie du carburant refoulé par la pompe dans le compartiment accumulateur 42, en passant par le gicleur. Du fait de l'admission de carburant sous pression, on crée dans ce compartiment une pression croissante, de telle sorte que la quantité de carburant entrant dans le compartiment accumulateur diminue d'injection en injection, jusqu'à ce qu'elle devienne nulle. Inversement, la part de carburant acheminé vers les injecteurs augmente progressivement. Un avantage particulier de cette solution consiste en le fait que l'on évite les seuils critiques de commande de la vanne 43 d'arrêt, c'est-àdire des seuils à respecter de façon très exacte, et qu'il est suffisant d'ouvrir brièvement cette vanne. Ainsi, l'invention fournit un dispositif conforme au premier paragraphe du présent mémoire, qui peut être utilisé également sur des machines d'injection (à essence ou Diesel) pourvues d'une régulation mécanique, et dont le fonctionnement et la réalisation sont simples. Comme l'indiquent les exemples de réalisation, des mémoires électroniques de courbes caractéristiques, ou similaires, ne sont pas indispensables. REVENDICATIONS 1. Dispositif, destiné à empêcher des batte- ments inconfortables d'inversion de charge, qui équipe des moteurs à combustion interne destinés à propulser des véhicules et munis d'un système d'injection de carburant, et qui comporte des dispositifs temporisant, seulement à proximité du passage par zéro de la courbe de couple de rotation du moteur à combustion interne, les effets résultant d'un ordre de commande donné par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur et se répercutant sur l'alimen- tation en carburant du moteur, caractérisé par le fait que la pompe (1) d'injection de carburant du moteur à combus- tion interne est dotée d'une vanne (9) qui est actionnée, par l'intermédiaire d'un capteur (13) de position de la pédale d'accélérateur, et uniquement au début d'un déplacement de la pédale à partir de sa position de charge zéro, durant un délai prédéterminé (T), de façon à limiter la quantité de carburant acheminée vers les injecteurs à une valeur correspondant à la demande de carburant du moteur à combustion interne à charge zéro. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le délai (T) est de l'ordre de 0,03 à 0,5 s. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la vanne est une vanne (9) d'étranglement disposée dans la canalisation (2) d'arrivée de la pompe (1) d'injection. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la vanne d'étranglement est intégrée dans une vanne (20) de coupure de telle sorte qu'un pointeau (21) de celle-ci, déterminant la section d'écoulement, puisse être placé non seulement en position ouverte et position fermée, mais également en position d'étranglement. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vanne est une vanne (32) d'arrêt raccordée en parallèle à la conduite (8) de refoulement de la pompe (1) d'injection. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le délai (T) est de l'ordre de 0,03 à 0,5 s. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un gicleur fixe (31) est raccordé en série à la vanne (32) d'arrêt ne possédant qu'une position ouverte et une position fermée. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que des dispositifs destinés à temporiser l'ouverture, voire la fermeture de la vanne (9, 32) sont prévus. 9. Dispositif selon la revendication 5 ou 7, caractérisé par le fait qu'en amont de la vanne (43) d'arrêt sont placés un compartiment accumulateur (42) et, en amont de celui-ci, un clapet antiretour (41). 10. Dispositif selon la revendication 7 ou 9, caractérisé par le fait que le délai (T') d'ouverture de la vanne (32) d'arrêt est de l'ordre de 0,1 s.