Brevet FR2645591A1 — publié le 19901012

"Procédé et dispositif pour le fonctionnement d'une unité motrice notamment des excavatrices ou analogues" L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le fonctionnement d'une unité motrice composée d'un moteur à combustion interne et d'un groupe hydraulique en prise avec lui, procédé dans lequel le débit de carburant amené au moteur à combustion interne est limité par une régulation de vitesse de rotation agissant proportionnellement et la puissance absorbée par le groupe hydraulique associé se trouve réduite par un régulateur à limitation de charge, en cas de surcharge du moteur à combustion interne, tandis qu'après retour du moteur à combustion interne en-dessous d'une valeur de consigne de la vitesse de rotation fixée volontairement, et qui est contrôlée par le régulateur à limitation de charge, le groupe associé est ajusté dans le sens d'une absorption de puissance plus faible. Des procédés de ce type sont connus et décrits par exemple dans la DE-OS 33 21 636. Pour pouvoir exploiter la puissance du moteur à combustion interne au maximum possible, sans le surcharger, on a prévu pour cela une régulation à limitation de charge qui contrôle l'absorption de puissance du groupe associé par comparaison de la vitesse effective du moteur avec la vitesse nominale fixée et en cas de surcharge du moteur c'est-à-dire lors d'une diminution de la vitesse réelle en-dessous de la vitesse de consigne indiquée et souhaitée, par exezple la vitesse nominale, un signal est délivré, en raison duquel le groupe associé absorbant la puissance est ajusté, de façon que la puissance absorbée ne dépasse pas la capacité de puissance utile du moteur. Pour un moteur sans charge, sa vitesse effective passe au-dessus de la vitesse de consigne, jusqu'à rejoindre la vitesse supérieure ainsi nommée de marche à vide. Le domaine compris entre la vitesse nominale et la vitesse supérieure de marche à vide est désigné comme courbe caractéristique de réglage de marche à vide, dans laquelle par exemple pour un moteur Diesel le débit injecté est réduit par régulation centrifuge. Dans des machines produisant du travail, comme par exemple des excavatrices, on désire souvent, limiter la puissance de l'unité motrice totale pour des cas déterminés d'utilisation à une valeur en- dessous de la puissance nominale. Dans ce but, il existe une série de montages hydrauliques, qui sont connus comme limiteurs de puissance. Pour obtenir une limitation de puissance variable en paliers, on peut faire en général une combinaison de paramètres mécaniques-hydrauliques. De tels montages et dispositifs sont coûteux et chers. Le but de l'invention présente est, d'éviter l'inconvénient indiqué et de crée un procédé pour commander une unité motrice composée d'un moteur à combustion interne et d'un groupe hydraulique en prise avec lui, unité qui rend possible une limitation de puissance variable sans limiteur de puissance hydraulique et est caracérisé en ce qCe la vitesse de rotation de consigne est ajustée à une valeur quelconque correspondant à une puissance utile désirée ente la vitesse de rotation nominale du moteur à combustion interne et la vitesse de rotation supérieure de marche à vide. Ce but est obtenu selon l'invenion, en ce que la vitesse de consigne est placée à une valeur quelconque correspondant à une puissance utile désirée et comprise entre la vitesse nominale du moteur à combustion interne et la vitesse supérieure de marche à vide. De cette façon une puissance plus faible que la puissance nominale peut être installée seulement en utilisant un régulateur à limitation de charge, sa vitesse de travail, c'est-à-dire la valeur de consigne choisie, étant simplement ajustée à une valeur de vitesse située à l'intérieur de la courbe caractéristique de réglage de marche à vide. Le régulateur à limitation de charge est alors commandé dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de marche à vide du moteur à combustion interne. Pour un moteur Diesel à régulateur de vitesse proportionnel, dans ce domaine le débit de carburant injecté par la pompe d'injection est réduit à une quantité d'injection partielle, d'o il résulte que la puissance utile du moteur Diesel chute, sans que toutefois la vitesse du moteur Diesel ne diminue, mais au contraire augmente. C'est pourquoi ceci est en particulier un avantage, car l'installation hydraulique, qui est accouplée au moteur, peut continuer à être commandée à une vitesse nominale de marche approximativement constante. Par contre cette vitesse nominale diminuerait de façon importante, si la diminution de puissance était obtenue au moyen d'une réduction de vitesse en-dessous de la vitesse nominale, comme c'est le cas dans une limitation de puissance traditionnelle. On sait par la publication DE-OS, indiqué plus haut, commander une régulation à limitation de charge au point de puissance nominale, de façon qu'elle soit régulée par serrage de la vitesse dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de la marche à vide. Toutefois neuf et ingénieux est le fait, d'utiliser le domaine de la courbe caractéristique deréglage de la marche à vide pour une limitation de puissance variable pour grande vitesse de travail réalisable, pendant que la valeur de consigne de la régulation à limitation de charge est placée à une vitesse correspondant à une puissance utile désirée. La puissance mécanique qui peut être délivrée par un moteur Diesel peut aussi être limitée par laquantité injectée dans le moteur Diesel, sans installer un limiteur de puissance hydraulique coûteux et cher. Pour rendre possible une régulation par pression aussi dans ce domaine, un développement avantageux de l'invention est prévu, pour mesurer de façon continue la vitesse effective du moteur à combustion interne et la comparer à la vitesse de consigne installée intentionnellement, le signal de comparaison étant transmis au régulateur à limitation de charge électronique et l'absorption de puissance du groupe associé se trouvant ainsi ajustée proportionnellement au signal de comparaison. La différence de vitesse fonction de la courbe caractéristique entre la vitesse nominale et la vitesse supérieure de marche à vide est en général d'environ 5 à 10% de la vitesse nominale. La plage de réglage du régulateur à limitation de charge devrait être petite relativement à ce domaine déjà étroit de la caractéristique de réglage de marche à vide, pour réaliser une limitation de puissance la plus exacte possible. A cause de cette exigence d'exactitude pour la constante de vitesse du régulateur à limitation de charge limitant la puissance, il est prévu selon un développement de l'invention, qu'en restant en-dessous de la vitesse de consigne, la quantité d'injection de la pompe à injection est modifiée dans le sens d'une vitesse plus petite à puissance utile constante du moteur Diesel. Par suite la pente ascendante de la courbe caractéristique de réglage de marche à vide est changée, à savoir est aplanie. L'exigence d'exactitude de vitesse durégulateur à limitation de charge peut alors être réduite, en maintenant toutefois très exactement après comme avant la limitation de puissance désirée. Dans ce but on a projeté un circuit régulateur de vitesse, dans lequel un détecteur de vitesse est relié à un dispositif de mesure de vitesse contrôlant la vitesse du moteur Diesel, dispositif qui est en liaison avec un totalisateur sollicité par la vitesse de consigne, le totalisateur étant relié à un organe de commande de vitesse, qui est en liaison par un organe de réglage avec un dispositif de réglage de vitesse de la pompe à injection du moteur Diesel. Ce couplage de la vitesse de rotation n'agit donc pas en opposition avec le régulateur à limitation de charge sur le réglage d'une pompe hydraulique à cylindrée variable reliée au moteur Diesel, mais par contre par un organe de réglage approprié sur la pompe à injection du moteur Diesel, la vitesse du Diesel étant ajustée plus faible pour une charge plus grande, ce qui est en opposition avec des contre-couplages connus. Pour maintenir petit l'intervalle de vitesse de la régulation à limitation de charge, on peut aussi prévoir, de munir une pompe à cylindrée variable reliée au moteur à combustion interne d'un branchement de pression et de réaliser le régulateur à limitation de charge comme régulateur à action proportionnelle et intégrale. Suivant une autre caractéristique de l'invention, en restant en-dessous de la vitesse de rotation de consigne la quantité injectée par la pompe d'injection est modifiée dans le sens d'une réduction du nombre de tours pour une puissance utile constante du moteur Diesel. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de mesure du nombre de tours est connecté avec un totalisateur, sollicité par la vitesse de rotation de consigne, et relié à une unité de commande de la vitesse, qui par un composant de réglage est en liaison avec un organe der églage du nombre de tours de la pompe d'injection du moteur Diesel. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous à partir d'un exemple de réalisation et à l'aide des figures schématiques jointes, dans lesquelles: - la figure 1 montre une courbe caractéristique de vitesse d'un moteur Diesel, - la figure 2 montre une courbe caractéristique de vitesse avec un bouclage de vitesse, - la figure 3 montre un schéma de fonctionnement d'un bouclage de vitesse. A la figure 1 on a indiqué en abscisse la vitesse d'un moteur Diesel et en ordonnée la puissance utile correspondant. Si une vitesse de rotation de consigne est donnée, par exemple, pour une puissance utile totale désirée (Point B), on a la vitesse de rotation nominale nN. Aussi longtemps bien sûr que le moteur Diesel tourne sans charge, aucune absorption de puissance n'a lieu (Point A), sa vitesse se situe au- dessus de la vitesse nominale nN à la vitesse de rotation aussi appelée vitesse de marche à vide supérieure nOL. Le domaine entre B et A est désigné comme courbe caractéristique de réglage de marche à vide. Dans ce domaine le débit injecté par la pompe d'injection diminue d'une valeur maximale au point B à une valeur minimale au point A, pour empêcher, que la vitesse de rotaion ne dépasse noL et ne détruise le moteur. D'abord. quand le moteur Diesel côté utilisation est chargé si fortement qu'il cède toute sa puissance possible, c'est-à-dire quand la puissance absorbée du groupe hydraulique associé atteint la puissance utile installée du moteur Diesel, la vitesse de rotation descend à la valeur nominale nN. Si on charge encore davantege le moteur, alors sa vitesse effective descend en-dessous de la vitesse de rotation nominale, de sorte que la régulation à limitation de charge entre en jeu et réduit la charge côté utilisation; par exemple en réduisant le volume d'alimentation d'une pompe à cylindrée variable d'un ensemble hydrostatique relié au moteur Diesel. Il s'ensuit donc une stabilisation de la vitesse de rotation dans la zone hachurée AN voisine de la vitesse de rotation nominale nN. Si on désire une puissance plus faible du moteur Diesel, on pourrait réduire la vitesse de rotation de celui-ci à une valeur inférieure à la vitesse de rotation nominale, ce qui a toutefois l'inconvénient, que le groupe hydraulique accouplé au moteur ne peut plus travailler à la vitesse de rotation nominale de marche prévue. En conséquence, il s'avère avantageux de régler la vitesse de rotation du moteur Diesel à une valeur supérieure à la vitesse nominale de rotation nN, car ainsi on peut atteindre une vitesse de travail élevée. Dans ce but la valeur de consigne de la régulation à limitation de charge est ajustée à une valeur de la vitesse de rotation nc dans le domaine de la courbe caractéristique de réglage de la marche à vide, valeur qui correspond à une limitation de puissance souhaitée (Point C). Pour cela on injecte seulement une quantité partielle par la pompe d'injection, de façon que l'on puisse atteindre une puissance utile diminuée du moteur Diesel. Pour obtenir une délimitation de puissance la plus étroite possible, c'est-à-dire un maintien de la puissance souhaitée le plus exact possible, il est rationnel, de maintenir la zone de réglage hachurée An de la régulation à limitation de puissance au point nc, la plus petite possible. La vitesse de rotation appartenant à la puissance utile souhaitée devrait en conséquence être maintenue de façon la plus précise possible. La courbe caractéristique de réglage de la marche à vide a une pente en général relativement raide, ce qui est reconnaissable à la figure 2, ou entre point B et point A est représentée une ligne caractéristique en tirets du régulateur à force centrifuge de la pompe d'injection. La correction de vitesse de rotationconsécutive aux caractéristiques se monte à environ 5 à 10% de la vitesse nominale. Il est utile par conséquent, de réduire la pente de la ligne caractéristique pour pouvoir réduire l'exigence d'exactitude sur la constance de vitesse. Ceci peut être obtenu par un circuit de régulation de la vitesse supplémentaire, à savoir un couplage de vitesse. La courbe caractéristique de vitesse de rotation modifiée par un tel couplage de vitesse est représentée en trait plein. La pente de la g caractéristique de réglage de marche à vide de B' vers A est essentiellement plus aplatie, d'o avec une précision de vitesse plus grande, la même puissance (Point C') peut être ajustée, comme sur la courbe caractéristique de réglage de marche à vide B-A (Point C), la puissance maxima ayant bien sûr un peu chuté (Point B'), ce qui toutefois est sans importance, puisque de toute façon avec ce procédé seulement une puissance partielle doit être engagée. Par d'autres mesures appropriées, par exemple une intervenion dans la pompe d'injection, on peut aussi déplacer le point A vers d'autrees valeurs de la vitesse. La figure 3 montre un schéma de fonctionnement d'un couplage de vitesse. Un moteur Diesel 1 est muni d'une pompe d'injection 2. La vitesse de rotation du moteur Diesel 1 est saisie par un détecteur de vitesse 3 et indiquée sur un dispositif indicateur du nombre de tours 4. La vitesse de rotation effective est communiquée par une transmission 5 à un totalisateur 6, qui reçoit par un conduit 7 la vitesse de rotation de consigne. Le totalisateur 6 est connecté à une unité de commande de vitesse 8, qui par un organe de réglage mécanique 9 est en liaison avec un levier de commande 10 de la pompe d'injection 2. R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Procédé pour conduire une unité motrice composée d'un moteur à combustion interne et d'un groupe hydraulique en prise avec lui, procédé dans lequel la quantité de carburant amenée 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 à limitation de charge, en cas de surcharge du moteur à combustion interne, tandis qu'après retour du moteur à combustion interne en-dessous d'une valeur de consigne de la vitesse de rotation fixée volontairement, et qui est contrôlée par le régulateur à limitation de charge, le groupe est ajusté dans le sens d'une absorption de puissance plus faible, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de consigne est ajustée à une valeur quelconque correspondant à une puissance utile désirée entre la vitesse de rotation nominale du moteur à combustion interne et la vitesse de rotation supérieure de marche à vide. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation effective du moteur à combustion interne est mesurée en continu et est mise en comparaison avec la vitesse de rotation de consigne ajustée volontairement, le signal de la comparaison se trouvant transmis à un régulateur électronique à limitation de charge et la puissance absorbée par le groupe associé étant alors ajustée proportionnellement au signal de comparaison. 3) Procédé dans lequel le groupe hydraulique est entraîné par un moteur Diesel, dont la pompe d'injection est réglée au-dessus du nombre de tours nominal pour atteindre le nombre de tours supérieur de marche à vide de façon régulière pour une quantité injectée plus faible, et dans lequel une vitesse de rotation de consigne correspondant à une puissance utile souhaitée est ajustée entre le nombre de tours nominal et le nombre de tours supérieur de marche à vide selon la revendication 2, caractérisé en ce que en restant en-dessous de la vitesse de rotation de consigne la quantité injectée par la pompe d'injection est modifiée dans le sens d'une réduction du nombre de tours pour une puissance utile constante du moteur Diesel. 4) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, dans lequel un détecteur de vitesse de rotation est relié à un dispositif de mesure du nombre de tours contrôlant la vitesse de rotation du moteur Diesel, caractérisé en ce que le dispositif de mesure du nombre de tours (4) est connecté avec un totalisateur (6), sollicité par la vitesse de rotation de consigne, et relié à une unité de commande de la vitesse (8), qui par un composant de réglage (9) est en liaison avec un organe de réglage du nombre de tours (10) de la pompe d'injection (2) du moteur Diesel (1). ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, dans lequel au moins une pompe à cylindrée variable est jointe au moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'un branchement de pression est prévu pour la pompe à cylindrée variable et en ce que le régulateur à limitation de charge est réalisé comme régulatur à action proportionnelle et intégrale.