Brevet FR2677405A1 — publié le 19921211

i Dispositif de réglage de pression La présente invention concerne un dispositif pour régler la pres- sion, en aval d'un papillon disposé dans une conduite d'admission d'un moteur à combustion interne et commandant la section d'écoulement de la conduite d'admission, à une valeur de consigne dépendant d'au moins un paramètre de service du moteur, avec un premier circuit de réglage par l'intermédiaire duquel le papillon peut, à l'aide d'un servo- entraînement, être réglé à une position d'ouverture correspondant à la valeur de consigne. Dans un système de réglage de la pression dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne, connu par la demande de brevet allemand antérieure P 39 39 754 8-13, la valeur effective est directement prélevée en aval du papillon Le capteur de pression uti- lisé à cet effet est donc exposé en permanence aux gaz d'admission, de sorte qu'il est relativement rapidement encrassé par les impuretés qui sont conjointement entraînées dans le flux d'air d'admission, telles que de l'eau de condensation, de l'huile, de la suie (en cas par exemple de recyclage simultané des gaz d'échappement), et qu'il ne peut plus fournir que des valeurs de mesure imprécises, de sorte qu'il faut s'attendre à des écarts relativement importants de la valeur effective par rapport à la valeur de consigne Un autre problème d'un tel sys- tème de réglage de pression réside dans le fait que la pression ré- gnant dans la conduite d'admission ne dépend pas exclusivement de la position du papillon proprement dît, mais aussi, dans une très forte mesure, d'autres paramètres tels que le régime momentané du moteur, le couple moteur et le rapport effectif de transmission entre la course de l'organe de commande et l'angle du papillon De tels systèmes de réglage ont une très forte tendance à l'instabilité et ne permettent que des vitesses de réglage relativement faibles. La présente invention a donc pour but d'indiquer un dispositif du type mentionné en introduction qui permette de supprimer les in- convénients précités. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un second cir- cuit de réglage est prévu, séparé du premier circuit de réglage et produisant la pression de consigne, que le servo-entraînement est constitué d'un cylindre à double effet dans lequel est monté un pis- ton de commande mobile séparant deux chambres de commande l'une de l'autre, qu'une des deux chambres de commande est sollicitée par la pression de consigne produite dans le second circuit de réglage, que l'autre chambre de commande est sollicitée par la pression régnant dans la conduite d'admission en aval du papillon, et que le piston de commande est fonctionnellement relié au papillon de telle sorte que, lorsque la pression dans la conduite d'admission augmente, le papillon soitdéplacé en direction de sa position de fermeture. Le dispositif selon l'invention prévoit de produire la valeur de consigne pour la pression dans la conduite de transport de fluides dans un second circuit de réglage On n'a plus besoin d'un capteur de pression sensible, disposé dans la conduite, pour déterminer la valeur effective Le capteur de pression peut donc être disposé, dans le se- cond circuit de réglage, à un endroit o n'apparaissent pas de pulsa- tions de pression et o des impuretés ne sont pas à craindre Le dis- positif selon l'invention convient ainsi également pour régler des pres- sions dans des conduites dans lesquelles apparaissent des impuretés importantes, par exemple dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne lorsque le recyclage des gaz d'échappement est ac- tivé Le circuit de réglage actionnant l'élément d'obturation constitue un intégrateur à contre-réaction proportionnelle, qui présente globale- ment un comportement proportionnel avec une constante de temps; dans la branche de contre-réaction, les influences de tous les para- mètres du système sont prises en compte, notamment celles des para- mètres non constants, et elles se compensent d'elles-mêmes par suite de l'amplification de -1 dans la branche de contre-réaction Cela re- vient à une adaptation adaptative de l'ensemble du régulateur Dans le dispositif selon l'invention, les deux circuits de réglage peuvent être optimisés indépendamment l'un de l'autre, de sorte que le système peut globalement être adapté d'une manière plus simple et qu'on peut obte- nir un réglage de pression de haute qualité dynamique. Selon une configuration supplémentaire avantageuse de l'invention, la surface active du piston de commande, sur laquelle agit la pression produite dans le second circuit de réglage, et la surface active du piston de commande, sur laquelle agit la pression régnant dans la conduite d'admission en aval du papillon, sont de tailles sensi- blement identiques. L'exposé qui suit décrit plus en détail l'invention à l'aide d'un exemple de réalisation qui est représenté sur l'unique figure du dessin annexé. Sur cette figure, la référence 1 désigne une conduite d'admission, qui alimente en air frais un moteur à combustion interne Le sens d'écoulement de l'air frais est représenté par les flèches 2 Un élé- ment d'obturation réalisé sous la forme d'un papillon 3 est disposé dans cette conduite d'admission 1, et il permet de commander la section d'écoulement et par suite la pression pi en aval du papillon 3 Le pa- pillon est relié à un piston de commande 5 par une tringlerie 4 Ce piston de commande 5 est guidé dans un cylindre à doubleeffet 6 et peut se déplacer selon la double flèche 7 Le piston de commande 5 sépare donc, dans le cylindre 6, deux chambres de commande 8 et 9 l'une de l'autre, la première chambre de commande 8 étant sollicitée, par l'intermédiaire de la conduite 10, par la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 Par contre, par l'intermédiaire de la conduite 11, la seconde chambre de commande 9 est sollicitée par une pression qui est produite dans un second circuit de réglage séparé 12, de la manière suivante Une dépression pu est produite par une pompe à dépression 13 dans la conduite de dépres- sion 14 raccordée à cette pompe La conduite de dépression 14 est rac- cordée à un convertisseur électro-pneumatique de pression 15, qui mo- dule la dépression pu produite par la pompe à dépression 13 en fonc- tion de plusieurs paramètres de service 16 du moteur à combustion interne Ces paramètres de service sont par exemple la charge du mo- teur, le régime du moteur, la température du moteur, etc Afin de maintenir constante la dépression modulée correspondant au point de service respectif, elle est rajustée à l'aide d'un régulateur électronique 17, qui asservit le convertisseur 15 conformément à l'écart de la valeur effective mesurée par le capteur de pression 18 par rapport à la va- leur de consigne pi,sn correspondant au point de service La dépres- sion pu produite par la pompe à dépression 13 est modulée par le convertisseur 15, conformément aux paramètres de service 16, à une valeur qui correspond à la valeur de consigne pî,sou pour la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 La pression régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 produit une force, agissant sur le piston de commande 5, qui est exactement opposée à la force résultant de la pression dans la seconde chambre de commande 9 Comme la surface active 19, tournée vers la première chambre de commande 8, et la surface active 20, tournée vers la seconde chambre de commande 9, du piston de commande 5 sont de même taille (la superficie de section de la tige de piston 21 de la trin- glerie 4 est ici négligeable), un équilibre s'établit sur le piston de commande 5 si les pressions dans les deux chambres de commande 8 et 9 sont de même valeur, en d'autres termes si la valeur effective de la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 est égale à la va- leur de consigne plasn Les deux surfaces actives 19 et 20 du piston de commande 5 peuvent aussi être de tailles différentes Il faut alors, lors de la production de la pression dans le second circuit de réglage 12, tenir compte du rapport entre les deux surfaces actives 19 et 20. La position du piston de commande 5 détermine la position du pa- pillon 3, et donc la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 La tringlerie 4 reliant le piston de commande 5 au papillon 3 est conçue de telle sorte que, lorsque la pression pi dans la conduite d'admission 1 augmente, le papillon 3 soit tiré en di- rection de la position de fermeture (flèche 22), et vice-versa Une va- leur de consigne pî,soi croissante (pression dans la seconde chambre de commande 9) produit un déplacement du papillon 3 en direction de la position d'ouverture, et vice-versa On garantit donc toujours que le papillon 3 soit réglé à une position quiproduise dans la conduite d'admission 1 une pression pi quisoit de même valeur que la pression dans la seconde chambre de commande 9 La pression pi dans la conduite d'admission 1 est ainsi, par l'intermédiaire du premier circuit de réglage 23, réglée à la valeur de consigne pî,is correspondant au point de service respectif Le second circuit de réglage 12 fait en sorte que cette valeur de consigne pî,salu, bien sûr pour le point de service respectif du moteur à combustion interne, reste toujours constante Si, à un point de service donné du moteur à combustion interne, une brusque augmentation de pression a lieu dans la conduite d'admission 1, cela a pour conséquence que le piston de commande 5 se déplace dans le sens de la flèche 24, ce qui s'accompagne d'un déplacement du papillon 3 en direction de la position de fermeture Or, un déplacement du papillon 3 en direction de la position de fermeture produit une diminution de la pression pi régnant en aval du papillon 3, de sorte que le piston de commande 5 se déplace à nouveau dans le sens de la flèche 25 et donc que le papillon 3 est à nouveau un peu plus ouvert (flèche 26) Toute modification de pression en aval du papillon 3 est ainsi compensée, et ce quelle que soit l'influence qui a provoqué cette modification de pression On garantit ainsi que la pres- sion pi régnant en aval du papillon 3 soit, par l'intermédiaire de ce premier circuit de réglage 23, toujours réglée à la valeur de consigne pi,son correspondant au point de service respectif du moteur à com- bustion interne. Si une charge supérieure est imprimée au moteur, par exemple par le conducteur (par l'intermédiaire de la pédale d'accélération), la dépression pu produite par la pompe à dépression 13 est diminuée par l'intermédiaire du convertisseur électro-pneumatique 15, ce qui veut dire que la pression régnant dans la conduite 11 en aval du convertis- seur 15, ou encore dans la seconde chambre de commande 9, augmente du montant correspondant En conséquence de celà, le piston de com- mande 5 est déplacé d'un montant correspondant dans le sens de la flèche 25, et le papillon 3 s'ouvre donc plus (flèche 26, représenta- tion en trait mixte du papillon 3) On obtient alors à nouveau un équi- libre de forces sur le piston de commande 5, dans la mesure o la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 atteint la même valeur que la pression régnant dans la seconde chambre de commande 9, qui représente la valeur de consigne pî,so. Dans la mesure o aucune modification de pression n'a entre-temps lieu dans la chambre de commande 9, le papillon 3 est maintenant réglé, par l'intermédiaire du premier circuit de réglage 23 (cylindre 6, piston de commande 5, tringlerie 4, etc), à la position représentée en trait mixte. Dans l'exemple de réalisation représenté, la pression pi régnant dans la conduite d'admission 1 en aval du papillon 3 est réglée à des valeurs inférieures à la pression ambiante (moteurs à aspiration natu- relle) Mais il est également possible d'utiliser le dispositif selon l'invention dans la conduite d'air de suralimentation d'un moteur à combustion interne doté d'un turbocompresseur à gaz d'échappement. Dans ce cas, il faut moduler d'une manière correspondante, dans le se- cond circuit de réglage 12 produisant la valeur de consigne pî,sou pour la pression pi régnant en aval du papillon 3, non pas une dé- pression, mais une surpression La pompe 13 devrait alors être conçue comme pompe refoulante. De même, l'invention ne se limite pas à un dispositif pouvant exclusivement être utilisé dans le domaine des moteurs à combustion in- terne D'une manière générale, on peut envisager tout domaine d'application o il s'agit de régler une pression, régnant dans une5 conduite de transport de fluides en aval d'un élément d'obturation commandant la section d'écoulement, à une valeur de consigne allouée p 1, Sl L REVENDICATIONS 1 Dispositif pour régler la pression, en aval d'un papillon disposé dans une conduite d'admission d'un moteur à combustion interne et commandant la section d'écoulement de la conduite d'admission, à une valeur de consigne dépendant d'au moins un paramètre de service du moteur, avec un premier circuit de réglage par l'intermédiaire duquel le papillon peut, à l'aide d'un servo-entraînement, être réglé à une po- sition d'ouverture correspondant à la valeur de consigne, caractérisé en ce qu'un second circuit de réglage ( 12) est prévu, sé- paré du premier circuit de réglage ( 23) et produisant la pression de consigne (pison), en ce que le servo-entraînement est constitué d'un cylindre à double effet ( 6), dans lequel est monté un piston de com- mande mobile ( 5) séparant deux chambres de commande ( 8, 9) l'une de l'autre, en ce qu'une ( 9) des deux chambres de commande est sollicitée par la pression de consigne (p Ysou) produite dans le second circuit de réglage ( 12), en ce que l'autre chambre de commande ( 8) est solli- citée par la pression (pi) dans la conduite d'admission ( 1) en aval du papillon ( 3), et en ce que le piston de commande ( 5) est fonctionnel- lement relié au papillon ( 3) de telle sorte que, lorsque la pression (pi) dans la conduite d'admission ( 1) augmente, le papillon ( 3) soit déplacé en direction de sa position de fermeture. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface active ( 20) du piston de commande ( 5), sur laquelle agit la pression (pls- n) produite dans le second circuit de réglage ( 12), et la surface active ( 19) du piston de commande ( 5), sur laquelle agit la pression (pi) régnant dans la conduite d'admission ( 1) en aval du pa- pillon ( 3), sont de tailles sensiblement identiques.