Brevet FR2645592A1 — publié le 19901012

"Procédé pour le fonctionnement d'une unité motrice, excavateur ou analogues" L'invention concerne un procédé pour le fonctionnement d'une unité motrice composée d'un moteur à combustion interne et d'un groupe hydraulique associé, dans lequel le débit de carburant alimentant le moteur à combustion interne est limitée par une régulation de vitesse de rotation à action proportionnelle et en cas de surcharge du moteur à combustion interne la puissance absorbée du groupe hydraulique se trouve réduite par un régulateur à limitation de charge électronique et en cas de marche sans puissance, après un temps fixé arbitrairement, le moteur est mis automatiquement par un commutateur sur la vitesse de rotation de marche à vide et la puissance absorbée du groupe accouplé est réduite au minimum, la puissance absorbée du groupe étant limitée pour un fonctionnement en charge partielle à une valeur à choisir librement en dessous de la puissance maximale utile du moteur. Un procédé -de ce type est connu par le document DE-OS-36 11 553. Les fonctions de protection de surcharge, de commutation automatique en marche à vide et de limitation de puissance du moteur Diesel sont contr8ôlées et cégulées par un régulateur microprocesseur. Pour la limitation de puissance sont prévues des pompes hydrauliques à cylindrée variable réglables, qui sont ajustables selon les courbes de puissance fixées au choix, le choix de la courbe de puissance étant donné par le choix du programme sur le microprocesseur et ainsi des domaines de puissances plus bas des pompes réglables étant susceptibles d'être commandées par des soupapes à action proportionnelle. La limitation de puissance se fait aussi par régulation de puissance hydraulique, ce qui est coûteux et cher, alors que le moteur Diesel cède une puissance inchangée. La commutation automatique de marche à vide décrite dans le document DE-OS cité ne sert pas à la limitation de puissance du moteur Diesel pour une limitation de puissance désirée de toute l'unité motrice. Le but de l'invention est d'éviter l'inconvénient cité plus haut et de mettre à disposition un procédé qui travaille économiquement, caractérisé en ce que, en cas de travail avec une charge partielle, le moteur à combustion interne est commandé dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de marche à vide. Ce problème est résolu selon l'invention, par le fait que en marche sous charge partielle le moteur à combustion interne est commandé dans le domaine de la caractéristique de réglage de marche à vide. Dans le domaine de la caractéristique de réglage de marche à vide, c'est-à-dire dans le domaine compris entre une vitesse de consigne donnée intentionnellement, avec laquelle pour une charge du moteur à combustion interne une puissance déterminée est débitée par celui-ci, et la vitesse supérieure de marche à vide, donc cette vitesse, que le moteur atteint sans charge pour la vitesse de consigne donnée, le débit de carburant et donc la puissance utile se trouvant réduites à une valeur minimale, pour empêcher que le moteur ne soit endommagé par une vitesse de rotation élevée sans charge. Par la marche à charge partielle du moteur conformément à l'invention dans ce domaine, on réduit non seulement la puissance utile du groupe, mais aussi la puissance débitée du moteur, de sorte que le bilan énergétique est favorisé. C'est pourquoi ce procédé est aussi particulièrement avantageux, car le groupe en prise sur le moteur peut continuer à fonctionner à peu près à vitesse constante malgré une diminution de puissance. Si la limitation de puissance était atteinte par une réduction de vitesse de rotation, alors la vitesse de travail du groupe associé serait elle aussi réduite. Il s'avère comme particulièrement avantageux, si, selon un développement de l'objet de l'invention, dans la marche à charge partielle, la vitesse de travail du régulateur à limitation de charge est ajustée à une valeur correspondant à une puissance utile désirée du moteur à combustion interne, et comprise entre la vitesse nominale et la vitesse supérieure de marche à vide. La limitation de puissance se fait donc par le régulateur de vitesse électronique existant de toute façon, de sorte qu'une limitation de puissance hydraulique coûteuse peut être évitée. Pour un entraînement du groupe accouplé par un moteur Diesel avec pompe d'injection, il est indiqué, de réguler la quantité à injecter par la pompe d'injection avec un organe de réglage centrifuge, qui est commandé électriquement aussi bien pour la commutation de marche à vide automatique, que pour la régulation à limitation de charge et la limitation de puissance. Ces fonctions sont aussi réalisables avec une très faible dépense, car l'organe de régulation électrique centrifuge nécessaire pour la commutation automatique de marche à vide est utilisé également pour la régulation du débit à injecter et donc pour la limitation de puissance et la régulation à limitation de charge. Un développement utile et avantageux prévoit, de faire exécuter la commutation automatique de marche à vide en fonction de 1 'amplitude de variation de la vitesse effective du moteur à combustion interne et, pour une faible amplitude de variation, de mettre en place la vitesse de marche à vide en la différant dans le temps. Avec cela le moment de repos du conducteur est détecté à partir de la vitesse effective. C'est que la vitesse varie considérablement pendant un cycle de fonctionnement, par exemple pour un excavateur hydraulique, par contre elle ne change pas sans exigence de charge. Si on était branché sur la vitesse de marche à vide, au moment de la chute de cette vitesse à la suite de charge, l'utilisateur est rebranché à nouveau sur la vitesse installée à l'origine. Dans le cas de la vitesse de marche à vide, il peut s'agir aussi bien de la vitesse inférieure que de la vitesse supérieure de marche à vide. L'invention va être décrite plus en détail ci-après à l'aide de la figure unique schématique correspondant à un exemple de réalisation. La figure montre la caractéristique de vitesse d'un moteur Diesel, dans laquelle la vitesse de rotation est portée en abscisse et la puissance utile correspondante en ordonnée. On fixe une vitesse de consigne, par exemple pour une puissance utile totale désirée (Point B) la vitesse nominale nN. Tan_ que le moteur Diesel marche à vide, aucune puissance n'est absorbée (Point A), sa vitesse de rotation se situe au-dessus de la vitesse de rotation nominale nn, à la vitesse désignée comme vitesse supérieure de marche à vide nOL. Le domaine compris entre B et A est indiqué comme caractéristique de réglage de marche à vide. Dans ce domaine la quantité à injecter par la pompe à injection diminue d'une valeur maximale au point B à une valeur minimale au point A, pour éviter que la vitesse ne dépasse nOL et ne provoque la destruction du moteur. Premièrement, quand le moteur Diesel est chargé si fortement qu'il débite toute sa puissance possible, c'est-à-dire quand la puissance absorbée par le groupe hydraulique associé atteint la puissance utile installée du moteur Diesel, la vitesse descend à la valeur nominale nN. Si on charge encore davantage le moteur, alors sa vitesse effective descend en-dessous de la vitesse nominale indiquée, de sorte que la régulation à limitation de charge s'enclenche et réduit la charge du côté utilisation, par exemple en réduisant le volume déplacé d'une pompe à cylindrée variable d'un mécanisme hydrostatique relié au moteur Diesel. Il s'ensuit par conséquent une stabilisation de la vitesse dans le domaine hachuré An près de la vitesse nominale nN. Pour les ensembles moteurs de la technique antérieure, on commande pour la limitation de puissance un domaine de puissance plus bas des pompes à cylindrée variable du groupe hydraulique accouplé par une régulation hydraulique de puissance, la puissance utile du moteur Diesel restant élevée inchangée. Quand pour des raisons économiques on désire aussi une puissance plus faible du moteur Diesel, on pourrait réduire sa vitesse de rotation à une valeur située en-dessous de la vitesse nominale nN, ce qui a toutefois l'inconvénient, que le groupe hydraulique associé en prise avec le moteur ne peut plus travailler avec la vitesse nominale prévue. Par conséquent il s'avère avantageux d'asservir la vitesse du moteur Diesel à une valeur située au-dessus de la vitesse nominale nN, car aussi une grande vitesse de travail peut être obtenue. Dans ce but la vitesse de travail du régulateur à limitation de charge est ajustée à une valeur nc située dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de la marche à vide, et qui correspond à une limitation de puissance souhaitée (Point C). Par suite on injecte plus qu'une quantité partielle par la pompe d'injection, de sorte qu' une réduction de puissance utile est atteinte. La différence de vitesse indiquée par la caractéristique entre la vitesse nominale et la vitesse supérieure de marche à vide se monte à environ 5 à 10% de la vitesse nominale. Le domaine de régulation du régulateur à limitation de charge devrait être relativement petit à ce domaine déjà étroit de la caractéristique de.réglage de vitesse à vide, pour réaliser une limitation de puissance la plus exacte possible. Pour ce faire, c'està-dire pour *obtenir un respect aussi exact que possible de la puissance désirée, le domaine de réglage AN hachuré du régulateur à limitation de charge au point C doit donc être maintenu aussi petit que possible, pour que la vitesse correspondant à la puissance débitée désirée soit respectée le plus exactement possible. Pour que l'exigence d'exactitude concernant la constance de la vitesse puisse être réduite, il est donc rationnel, de réduire la pente de la caractéristique par une commande automatique ou régulation appropriée. On peut par cela avec une précision de vitesse plus grande installer la même puissance que pour une caractéristique de régulation de marche à vide de pente plus raide. Par d'autres mesures appropriées, par exemple une intervention dans la pompe d'injection, le point A peut être déplacé vers d'autres valeurs de la vitesse. Quand la vitesse de rotation du Diesel varie de façon peu importante pendant un temps assez long, c'est-à-dire quand l'amplitude de variation réelle As est très petite par rapport à l'amplitude de variation possible avec la régulation à limitation de charge, on peut en déduire qu'il n'existe aucune exigence de charge et que le conducteur est dans une période de repos, pendant laquelle la vitesse est revenue avec retard de temps à la vitesse inférieure de marche à vide nu ou à la vitesse supérieure de marche à vide noL. Un retour à la vitesse ajustée à l'origine se produit, aussitôt qu'une autre baisse de. la vitesse de marche à vide a lieu, à partir de laquelle on peut déduire, qu'une nécessité de charge renouvellée se présente. RE V EN D I C A T I O N S 1) Procédé pour le fonctionnement d'une unité motrice composée d'un moteur à combustion interne et d'un groupe hydraulique associé, procédé dans lequel le débit de carburant alimentée au moteur à combustion interne est limitée par une régulation de vitesse de rotation agissant proportionnellement et la puissance absorbée par le groupe hydraulique associé se trouve réduite par un régulateur électronique à limitation de charge, en cas de surcharge du moteur à combustion interne et en cas de manque de demande de puissance au moteur à combustion interne pendant un temps fixé arbitrairement, celui-ci se trouve ajusté par commutation automatique sur la vitesse de marche à vide et l'absorption de puissance du groupe se trouve réduite à un minimum, la puissance absorbée du groupe pour une marche à charge partielle étant limitée par- option à une puissance en-dessous de la puissance utile maxima du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que, en cas de travail avec une charge partielle, le moteur à combustion interne est commandé dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de marche à vide. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en marche avec charge partielle la vitesse de rotation de travail du régulateur à limitation de charge est ajustée à une valeur correspondant à une puissance utile souhaitée du moteur à combustion interne et comprise entre la vitesse nominale et la vitesse supérieure de marche à vide. 3) Procédé, dans lequel le groupe accouplé est commandé par un moteur Diesel avec pompe d'injection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit injecté par la pompe d'injection est régulé par un organe de réglage de vitesse, qui est commandé électriquement aussi bien pour la commutation de marche à vide automatique que pour la régulation à limitation de charge et la limitation de puissance. 4) Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commutation automatique de marche à vide a lieu en fonction de l'amplitude de variation de la vitesse de rotation effective du moteur à combustion interne et la vitesse de rotation de marche à vide est ajustée avec retard dans le temps pour une amplitude de variation faible.