FR2508104A1 - Dispositif de commande pour un moteur pouvant fonctionner avec deux carburants gaz/gazole - Google Patents

Abstract

UN MOTEUR DIESEL EST PREVU DE FACON A FONCTIONNER A VOLONTE AVEC DU GAZOLE OU AVEC DU GAZ. LE MOTEUR COMPORTE UN CIRCUIT REGULATEUR ELECTRONIQUE 12, 12 QUI RECOIT DES SIGNAUX REPRESENTANT RESPECTIVEMENT UNE VITESSE DE CONSIGNE ET LA VITESSE REELLE DU MOTEUR; DES ACTIONNEURS ELECTRONIQUES 8, 8 QUI ACTIONNENT RESPECTIVEMENT UNE POMPE D'INJECTION DE GAZOLE 9 ET UN VOLET DE REGULATION DU CARBURANT GAZEUX 10, SOUS LA DEPENDANCE DES SIGNAUX DU CIRCUIT REGULATEUR; ET UN CIRCUIT DE COMMANDE DE CHANGEMENT DE MODE 13 QUI PERMET LE PASSAGE D'UN CARBURANT A L'AUTRE.

Description

" Dispositif de commande pour un moteur pouvant fonctionner avec deux

carburants gaz/gazole,

La présenteinvention concerne un moteur à deux car-

burants, gaz/gazole, qui consiste en un moteur diesel équipé en plus d'un système d'alimentation eni carburant gazeux. L'invention porte plus particulièrement sur un dispositif de régulation et de commande destiné à réguler la vitesse du moteur et à commander le passage d'un type de carburant à l'autre.

La plupart des dispositifs de régulation et de com-

mande habituellement utilisés pour les moteurs à deux carbu-

rants gaz/gazole, sont d'un type mécanique dont les éléments

essentiels emploient des mécanismes de transmission articu-

lés Ainsi, dans un dispositif de régulation et de commande

classique caractéristique du type décrit, un régulateur hy-

dromécanique ou électrohydraulique, utilisé en tant que moyen de régulation de vitesse, est accouplé fonctionnellement à

une pompe d'injection de gazole ainsi qu'à un volet de régu-

lation de carburant gazeux, par l'intermédiaire d'un mécanis-

me de transmission articulé (moyens de changement de carbu-

rant) comportant un certain nombre de sommets, chaque sommet pouvant faire fonction de pivot Dans le fonctionnement, l'un des sommets du mécanisme de transmission articulé est

fixé sélectivement par un cylindre hydraulique séparé de fa-

çon que la sortie du régulateur commande uniquement la pompe d'injection de gazole, tandis que le volet de régulation dle carburant gazeux est maintenu fermé, pour faire fonctionner

le moteur avec le gazole Au contraires pour faire fonction-

ner le moteur avec le carburant gazeux, un autre sommet est

maintenu fixe pour faire fonction de pivot, afin que la sor-

tie du régulateur commande uniquement le volet de régulation du carburant gazeux, tandis que la crémaillèrede la-pompe d'injection de gazole est verrouillé, de façon à donner un

débit d'injection pilote prédéterminé.

Le dispositif classique comportant le mécanisme de transmission articulé du type mentionné ci-dessus présente

les inconvénients suivants.

( 1) Du fait que le passage entre le gazole et le

carburant gazeux est effectué mécaniquement par le mécanis-

me de transmission articulé, la structure est complexe et malcommode, et exige des opération de maintenance g 6 nantes, comme l'apport de lubrifiant De plus, l'utilisation d'un grand nombre de pièces mobiles est susceptible d'entraîner

des pannes.

( 2) Pour effectuer la régulation de vitesse et le

changement de carburant, il faut vaincre les forces de fric-

tion qui sont générées dans diverses pièces donnant lieu à friction dans le mécanisme de transmission articulé, ce qui fait que le régulateur doit produire une puissance motrice

élevée Il est généralement nécessaire d'employer un régu-

lateur hydraulique coûteux.

( 3) La friction, le jeu et la déformation dans diverses parties du mécanisme de transmission articulé sont inévitables, ce qui augmente la tendance au pompage dans l'opération de régulation De ce fait, il est difficile

d'augmenter la précision ou le gain de la régulation.

( 4) De façon générale, il n'est pas facile de fai-

re varier les constantes de commande du mécanisme articulé telles que la longueur des biellettes, les constantes des ressorts, etc Par conséquent, le dispositif classique ne peut pas avoir une souplesse ou une possibilité d'adaptation

suffisantes aux variations de facteurs tels que la compo-

sition du carburant gazeux utilisé -

L'invention a donc pour but essentiel de réaliser un dispositif de régulation et de commande pour im moteur à gaz/gazole ayant une structure simple pour faciliter la maintenance, tout en réduisant l'apparition de pannes, de

manière à résoudre les problèmes qui existent dans le dis-

positif classique comportant un mécanisme de transmission articulé. Dans ce but, l'invention porte sur un moteur à deux carburants gaz/gazole qui comporte un moteur diesel,

un système d'alimentation en carburant gazeux et un disposi-

tif de régulation et de commande destiné à réguler la vites-

se du moteur et à commander le passage entre le mode de fonctionnement avec gazole et le mode de fonctionnement avec carburant gazeux Ce dispositif de régulation et de commande comprend: un circuit régulateur électronique qui reçoit à

la fois un signal de vitesse représentant la vitesse de fonc-

tionnement du moteur diesel et un signal de vitesse de con-

signe représentant la vitesse de consigne du moteur; des ac-

tionneurs électriques destinés à actionner respectivement

une pompe d'injection de carburant pour le gazole et un vo-

let de régulation de carburant gazeux dans le système d'ali-

mentation en-carburant gazeux, sous l'effet du signal de sor-

tie du circuit régulateur électronique; et un circuit de commande de changement de mode qui est connecté au régulateur électronique et qui est conçu de façon à changer le mode de

fonctionnement de l'ac'tionneur électrique pour la pompe d'in-

jection de gazole et de l'actionneur pour le volet de régu-

lation de carburant gazeux, afin de les placer soit dans un mode de fonctionnement correspondant au gazole-, soit dans

un mode de fonctionnement correspondant au carburant gazeux.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à

titre non limitatif la suite de la description se réfère

aux dessins annexés sur lesquels:

La figure 1 est un schéma synoptique d'un disposi-

tif de régulation et de commande conforme à un mode de réa-

lisation de l'invention;

La figure 2 est un schéma synoptique d'un disposi-

tif de régulation et de commande conforme à un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 3 est un schéma synoptique d'un exemple

d'un dispositif de commande automatique du rapport air/car-

burant incorporé dans un moteur à deux carburants gaz/gazole avec compresseur qui comporte un dispositif de régulation et de commande; et La figure 4 est un schéma synoptique d'un autre exemîple du dispositif de commande automatique du rapport air/carburant.

On va tout d'abord considérer la figure 1 qui re-

présente schématiquement un dispositif de régulation et de

commande conforme à un mode de réalisation de l'invention.

Une roue dentée 1 est montée sur un moteur diesel (non re-

présenté) et elle est utilisée pour la détection de la vi-

tesse de fonctionnement du moteur Les références 2, 2 ' dé-

signent des capteurs de rotation, les références 3, 3 ' dé-

signent des convertisseurs F/T (fréquence-tension), les ré-

férences 4, 4 ' désignent des dispositifs de réglage de vi-

tesse de consigne, les références 5, 5 ' désignent des cir-

cuits de commande à action PID (proportionnelle, intégrale et dérivée), les références 6, 6 ' désignent des circuits de sélection de valeur minimale, les références 7, 7 ' désignent des circuits amplificateurs à modulation, les références 8, 8 ' désignent des actionneurs asservis à électro-aimants, la

référence 9 désigne une pompe d'injection de gazole, la ré-

férence 10 désigne un volet de régulation de carburant ga-

zeux qui est disposé dans le système d'alimentation en car-

burant gazeux 11, les références 12, 12 ' désignent des cir-

cuits régulateurs électroniques et la référence 13 désigne

un circuit de commande de changement de mode Ainsi, le mo-

teur à deux carburants gaz/gazole de l'invention comporte

un système double, à savoir un système pour le gazole (re-

présenté du côté supérieur de la figure 1 et désigné par D), et un système pour le carburant gazeux (représenté à

la partie inférieure de la figure 1 et désigné par G).

A On va maintenant expliquer le fonctionnement en

mode "gazole" du moteur à deux carburants du mode de réali-

sation comportant le dispositif de régulation et de commande

ayant la structure décrite.

Dans ce cas, il est nécessaire de maintenir le vo-

let de régulation de carburant gazeux 10 complètement fermé.

Dans ce but, le circuit de commande de changement de mode 13

applique un signal de O (V) au circuit de sélection de va-

leur minimale 6 ' du système pour le carburant gazeux, G, par l'intermédiaire d'une ligne de sortie 15 De ce fait, le signal de sortie du circuit de commande PID 5 ' qui précède le circuit de sélection de valeur minimale 6 ' n'est pas pris en compte, même si ce signal de sortie a un niveau supérieur à O (V), et le circuit de sélection de valeur minimale 6 '

fournit un signal de sortie de O (V) Il en résulte que l'ac-

tionmeur à électro-aimant asservi 8 ' conserve l'état complè-

tement fermé, ce qui fait que le carburant gazeux (g) n'est

pas du tout introduit dans le moteur.

Le volet de régulation de carburant gazeux 10 étant

entièrement fermé, comme indiqué, la vitesse du moteur, dé-

tectée par le capteur de vitesse 2, est convertie par le convertisseur F/T 3 en une tension V qui est appliquée au

circuit de commande PID 5 D'autre part, une tension de ré-

férence Vo correspondant à une vitesse de consigne prédéter-

minée du moteur est réglée au préalable dans le dispositif de réglage de vitesse de consigne du moteur, 4, et elle est appliquée au circuit de commande PID 5, pour être comparée avec la tension V Le circuit de commande PID 5 effectue une action PID (proportionnelle, intégrale et dérivée) et il applique un signal de sortie C au circuit de sélection de valeur minimale 6 D'autre part, le circuit de commande de changement de mode 13 applique au circuit de sélection de valeur minimale 6, par la ligne de sortie 14, un signal de

tension de limite supérieure M'I représentant la limite su-

périeure de la tension utilisable De ce fait, le circuit de sélection de valeur minimale 6 présente toujours en sortie le signal de sortie C qui provient du circuit de commande

PID 5.

Ensuite, après une amplification avec modulation d'impulsions en largeur, par le circuit amplificateur avec

modulation 7, le signal de sortie Cm de ce dernier est appli-

qué à l'actionneur à électro-aimant asservi 8, pour entraîner celui-ci afin que la pompe d'injection de gazole 9 alimente

en gazole (d) le moteur, qui n'est pas représenté.

La régulation de la vitesse du moteur est effectuée

en décalant la position de la crémaillère de la pompe d'in-

jection de gazole 9 La commande de la position de la cré-

maillère est effectuée par commande du mouvement de l'action-

neur à électro-aimant asservi 8, au moyen d'un signal Cm.

Ainsi, la partie entourée par la ligne interrompue "deuxpoints,

un trait" constitue un circuit régulateur électronique.

B Le mode de fonctionnement avec carburant gazeux

du moteur à deux carburants gaz/gazole du mode de réalisa-

tion décrit est le suivant.

Dans ce cas, le signal VM mentionné précédemment est appliqué au circuit de sélection de valeur minimale 6 ' à partir du circuit de commande de changement de mode 13, par l'intermédiaire de la ligne de sortie 15, à la place du

signal O (V) A ce moment, en faisant en sorte que le dispo-

sitif de réglage de vitesse de consigne du moteur, 4 ', gé-

nère une tension de référence Vo, comme dans le cas du mode de fonctionnement avec gazole, A, le circuit 12 ' fonctionne à la manière d'un circuit régulateur électronique parfait dont chaque partie travaille de la m 9 me manière que dans le mode de fonctionnement avec gazole A.

L'actionneur à électro-aimant asservi 8 ' est exci-

té et commandé par le signal de sortie Cm provenant du cir-

cuit régulateur électronique 12 ', ce qui fait que le carbu-

rant gazeux (g) est introduit dans la chambre de combustion du moteur, tandis que l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux, 10, augmente et diminue Cependant, dans

le mode de fonctionnement du moteur avec le carburant ga-

zeux, il est nécessaire d'effectuer ce qu'on appelle une in-

jection pilote, c'est-à-dire une injection d'une quantité

prédéterminée de gazole, afin d'enflammer le carburant ga-

zeux dans la chambre de combustion du moteur Dans ce but, il est nécessaire d'appliquer au circuit de sélection de

valeur minimale 6 du système à gazole, par la ligne de sor-

tie 14, un signal de tension Vp (< VM) correspondant au débit d'injection pilote, tout en appliquant le signal VM précité au système à carburant gazeux G, à partir du circuit

de commande de changement de mode 13 et par la ligne de sor-

tie 15.

En outre, pour empocher que le signal de sortie

C du circuit de commande PID 5 ne descende au-dessous du ni-

veau du signal Vp précité, un signal de tension V'o (> vo)

est appliqué au dispositif de réglage de la vitesse de con-

signe du moteur, 4 Par conséquent, le circuit de commande PID 5 continue à fouirnir un signal pour augmenter le débit

de gazole, du fait que la tension Vlo est supérieure à Vo.

Il en résulte que le signal de sortie C augmente jusqu'au

niveau de la limite supérieure VM, à cause de l'action in-

tégrale Par conséquent, le signal de sortie Vp du circuit de sélection de valeur minimale 6 est maintenu inférieur à VM, ce qui fait que le débit d'injection pilote précité est maintenu. Dans le mode de réalisation qu'on vient de décrire, le circuit de commande de changement de mode 13 est constitué,

par exemple, par un circuit qui génère n'importe quelle ten-

sion désirée Chacun des circuits de commande PID 5, 5 ', peut étre constitué par un circuit destiné à additionner ou à soustraire les tensions V et Vo (V'o), par des circuits à action proportionnelle, intégrale et dérivée qui reçoivent le signal de sortie du circuit précité, et par un circuit destiné à additionner les signaux de sortie des circuits à

action proportionnelle, intégrale et dérivée.

Dans le cas o l'alimentation en carburant est

coupée sous l'effet du signal de sortie V provenant des con-

vertisseurs F/T 3, 3 ', lorsque la vitesse du moteur es de-

venue inférieure à une vitesse prédéterminée, il est sou-

haitable d'appliquer le signal de coupure au circuit de sé-

lection de valeur minimale 6, 6 ' Il est également possible

d'ajouter un circuit de réduction de vitesse à chaque cir-

cuit régulateur électronique, 12, 12 ' En faisant ceci, il

est possible de construire le circuit régulateur électroni-

que de façon que la vitesse d'équilibre du moteur diminue

lorsque la charge imposée au moteui augmente.

On va maintenant décrire un dispositif de régu-

lation et de commande correspondant à un autre mode de réa-

lisation, en se référant à la figure 2 Sur la figure 2, la référence 1 désigne une roue dentée qui est montée sur le moteur diesel (non représenté) et qui est conçue de façon à détecter la vitesse du moteur, la référence 2 désigne un capteur de rotation, la référence 3 désigne un convertisseur

F/T (fréquence-tension), la référence 4 désigne un disposi-

tif de réglage de la vitesse de consigne du moteur, la ré-

férence 5 désigne un circuit de commande à action PID, la référence 17 désigne un circuit de commande principal, la référence 18 désigne un circuit destiné à produire n'importe quelle tension désirée, la référence 19 désigne un circuit de changement de mode, les références 7, 7 ' désignent des circuits amplificateurs à modulation, les références 8, 8 ' désignent des actionneurs à électro-aimant asservis, la ré-

férence 9 désigne une pompe d'injection de gazole et la ré-

férence 11 désigne un système d'alimentation en carburant gazeux qui comporte un volet de régulation de carburant gazeux 10 Les composants des circuits, à partir du circuit

de changement de mode 19, constituent un système double com-

prenant le système pour le gazole D et le système pour le carburant gazeux G. A Le mode de fonctionnement avec gazole du moteur

à deux carburants gaz/gazole, pour le second mode de réalisa-

tion comportant le dispositif de régulation et de commande

qu'on vient de décrire, est le suivant.

Dans le mode de fonctionnement avec gazole, il est nécessaire que le volet de régulation du carburant gazeux, , soit maintenu complètement fermé De ce fait, le circuit de commande principal 17 applique un signal M pour que le circuit de génération de tension 18 produise un signal de sortie de O (V), tandis que le circuit de changement de mode

19 est connecté selon le mode indiqué par les lignes conti-

nues A Ainsi, le signal 0 (V) est appliqué au système pour le carburant gazeux G, de façon à maintenir l'actionneur à

électro-aimant asservi 8 ' dans la position de fermeture com-

plète, afin d'empocher que le carburant gazeux g soit dirigé

vers le moteur.

Dans cet état, le capteur de rotation 2 détecte la

vitesse du moteur et cette dernière est convertie en un si-

gnal de tension V par le convertisseur F/T 3 Le signal de tension de sortie V est appliqué au circuit de commande PID Le circuit de commande PID 5 reçoit également un signal

de tension de référence Vo qui est proportionnel à une vi-

tesse de consigne prédéterminée-du moteur, fixée au préala-

ble dans le dispositif de réglage de la vitesse de consigne du moteur, 4, et le circuit 5 compare les signaux de tension V et Vo Le signal de sortie C qui résulte de l'action PID

est appliqué par le circuit de changement de mode 19 au cir-

cuit amplificateur à modulation 7 du système pour le gazole, D. Le circuit amplificateur à modulation 7 effectue une modulation d'impulsions en largeur et une limitation de

courant, et son signal de sortie Cm est appliqué à l'action-

neur à électro-aimant asservi 8 pour exciter ce dernier afin que la pompe d'injection de gazole 9 injecte le gazole d dans

le moteur.

La régulation de vitesse du moteur est effectuée en faisant varier la position de la crémaillère ou de la pompe

à gazole 9, et cette action est elle-même effectuée en fai-

sant varier le mouvement de l'actionneur à électro-aimant

asservi 8 conformément au signal Cm Les composants des cir-

cuits qui vont du convertisseur F/T 3 jusqu'au circuit anim-

plificateur à modulation 7 fonctionnent à la manière d'un

circuit régulateur électronique.

B Le mode de fonctionnement avec carburant ga-

zeux pour cemode de réalisation est le suivant.

Dans ce cas, le circuit de commande principal 17

produit un signal d'instruction M' qui est appliqué au cir-

cuit de génération de tension 18 pour que ce dernier pro-

duise un signal de tension Vp proportionnel au débit d'in-

jection pilote du gazole, tout en réalisant la connexion qui est indiquée par les lignes en pointillés b pour le

circuit de changement de mode 19 -

Par conséquent, la pompe d'injection de gazole effectue une injection pilote du gazole (d) avec un débit qui garantit une inflammation sûre du carburant gazeux (g) dans le moteur, tandis que le signal de commande provenant du circuit de commande PID 5 est appliqué au système pour le carburant gazeux, G, pour permettre l'alimentation du

moteur avec le carburant gazeux (g).

Dans cet état, la régulation de vitesse du moteur est effectuée en augmentant ou en diminuant l'ouverture du volet de régulation de carburant gazeux 10, par l'opération de l'actionneur à électro-aimant asservi 8 ' Ainsi, les

composants des circuits depuis le convertisseur F/T 3 jus-

qu'au circuit anmplificateur à modulation 7 ' fonctionnent à

la manière d'un circuit régulateur électronique.

Dans le mode de réalisation décrit, le circuit de changement de mode 19 peut être réalisé simplement, par exemple au moyen d'un relais à faible courant, d'un élément de commutation analogique ou d'un dispositif analogue Le circuit de commande PID 5 peut être constitué par un circuit additionneur ou soustracteur pour les signaux de tension V et Vo, par des circuits à action proportionnelle, intégrale et dérivée conçus de façon à recevoir le signal de sortie du circuit additionneur ou soustracteur, et par un circuit destiné à additionner les signaux de sortie des circuits à

action proportionnelle, intégrale et dérivée.

La description qui précède permet de comprendre

que la combinaison du circuit de commande principal 17, du

circuit de'genération de tension 18 et du circuit de change-

ment de mode 19 correspond au circuit de commande de change-

ment de mode 13 du mode de réalisation représenté sur la fi-

gure 1 On notera également qu'en utilisant la configuration représentée sur la figure 2, on peut éviter le doublement des capteurs de rotation 2, 2 ', des convertisseurs F/T 3, 3 ',

des dispositifs de réglage de la vitesse de consigne du mo-

teur 4, 4 ' et des circuits de commande PID 5, 5 ', qui sont nécessaires dans le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 Ces composants peuvent 4 tre remplacés par

un système unique.

Ia description qui précède de deux modes de réa-

lisation préférés permet de voir que l'invention procure un moteur à deux carburants gaz/gazole qui comprend un moteur diesel, un système d'alimentation en carburant gazeux et un dispositif de régulation et de commande destiné à réguler la vitesse du moteur et à commander le passage entre le mode

de fonctionnement avec le gazole et le mode de fonctionne-

ment avec le carburant gazelux, ce dispositif comprenant: un circuit régulateur électronique conçu de façon à recevoir à la fois un signal de vitesse représentant la vitesse de fonctionnement du moteur diesel et un signal de vitesse de consigne représentant la vitesse de consigne du moteur;

des actionneurs électriques conçus de façon à actionner res-

pectivement une pompe d'injection de carburant pour le gazo-

le et un volet de régulation de carburant gazeux, dans le système d'alimentation en carburant gazeux, sous l'effet du signal de sortie du circuit régulateur électronique; et un circuit de commande de changement de mode qui est connecté

au circuit régulateur électronique et qui est conçu de fa-

çon à changer le mode de fonctionnement de l'actionneur

électrique pour la pompe d'injection de gazole et de l'ac-

tionneur pour le volet de régulation de carburant,-afin de

les placer soit dans un mode de fonctionnement avec le ga-

zole, soit dans un mode de fonctionnement avec le carburant gazeux. Le moteur à deux carburants gaz/gazole offre les

avantages suivants.

( 1) Le passage entra le mode de fonctionnement

avec le gazole et le mode-de fonctionnement avec le carbu-

rant gazeux est effectué électriquement par le circuit de commande de changement de mode, contrairement au'dispositif classique dans lequel le changement de mode est effectué mécaniquement par un mécanisme de transmission articulé ou un mécanisme analogue Il en résulte que la structure est

très simplifiée, ce qui facilite la maintenance du moteur.

Par exemple, on peut supprimer complètement l'apport d'huile de lubrification De plus, il apparalt beaucoup moins de pannes, du fait qu'il n'y a presque pas de pièces mécaniques mobiles.

* ( 2) Du fait que le mécanisme de transmission ar-

-ticulé est supprimé, la résistance de friction qui se rnani-

feste dans le système classique au niveau des éléments du mécanisme articulé ou autres, est -notablement réduite, ce

qui fait que le dispositif dans son ensemble peut fonction-

ner avec seulement une puissance de sortie faible du régu-

lateur, et on peut supprimer l'assistance apportée par un

cylindre hydraulique.

( 3) L'élimination du mécanisme de transmission

articulé réduit au minimum le jeu dans le système de trans-

mission, ce qui supprime le facteur susceptible de produire

un pompage et améliore la précision de la régulation.

( 4) Il est possible de changer aisément les cons-

tantes de régulation, telles que le signal de sortie du dis-

positif de réglage de la vitesse de consigne du moteur, 4, ce qui fait que le dispositif considéré dans son ensemble

possède une souplesse ou une capacité d'adaptation suffisan-

tes au changement des constituants du carburant gazeux ou au

changement d'autres facteurs.

( 5) Il est relativement aisé d'effectuer une télé-

commande du fait que le changement de carburant et la régu-

lation de la vitesse du moteur sont accomplis de façon en-

tièrement électrique.

Les figures 3 et 4 représentent différents modes de réalisation dans lesquels un moteur à deux carburants gaz/gazole, du type à compresseur, équipé du dispositif de régulation et de commande de l'invention, comporte en outre

un dispositif de commande automatique du rapport air/carbu-

rant. Dans le fonctionnement du moteur à deux carburants gaz/gazole, on désire optimiser le rapport air/carburant à chaque niveau de charge, afin de réduire la consommation de carburant et d'améliorer les caractéristiques d'émission de l'échappement, tout en évitant les régions donnant lieu à

des détonations et à des ratés d'allumage.

Pour répondre à cette exigence, il a été proposé antérieurement un dispositif conçu de façon à introduire

directement dans un amplificateur de pression d'air la pres-

sion existant à la sortie du volet de commande du carburant gazeux Le signal de sortie de cet amplificateur est utilisé pour établir une dérivation entre les côtés d'aspiration et d'évacuation du compresseur, pour régler ainsi le rapport air/carburant.

Cependant, ce système classique employant une com-

mande mécanique par la pression d'air ne peut théoriquement

pas assurer une commande fine et il existe une limite pra-

tique dans l'augmentation de la précision de la commande.

De plus, ce système classique nécessite un équipement sup-

plémentaire consistant en une source d'air comprimé, ce qui

conduit à une structure compliquée et un coût élevé.

Dans ces circonstances, le mode de réalisation de

l'invention vise également à réaliser un dispositif de com-

mande automatique du rapport air/carburant qui soit moins coûteux, qui ait une structuré simplifiée et qui soit capa- ble de réaliser une commande fine et précise selon n'importe quelle configuration désirée, afin de résoudre les problèmes

précités qui existent dans le système de commande pneumati-

que mécanique employé dans l'art antérieur.

Dans ce but, un autre aspect de l'invention porte

sur un moteur à deux carburants gaz/gazole, du type à com-

presseur, comprenant un capteur d'ouverture de volet desti-

né à détecter l'ouverture du volet de régulation du carbu-

rant gazeux, un volet de réglage de décharge pour l'air d'admission quiest disposé dans une tubulure de décharge pour l'air d'admission située entre la sortie du compresseur et l'orifice d'admission du moteur diesel, et qui peut être

actionné par un actionneur électrique, un capteur d'ouvertu-

re de volet destiné à détecter l'ouverture du volet de ré-

glage de décharge pour l'air d'admission, et des moyens des-

tinés à mémoriser et à calculer une relation prédéterminée

entre l'ouverture du volet de régulation du carburant ga-

zeux et l'ouverture du volet de réglage de décharge pour l'air d'admission, et à augmenter et diminuer l'ouverture du volet de réglage de décharge pour l'air d'admission en

fonction du signal qui provient du capteur destiné à détec-

ter l'ouverture du volet de régulation du carburant Gazeux.

On va expliquer plus complètement ce mode de réa-

lisation en se référant à la figure 3 qui représente sché-

matiquement un exemple du dispositif de commande automati-

que du rapport air/carburant.

Sur cette figure, la référence 11 désigne un sys-

tème d'alimentation en carburant gazeux qui est ajouté à un moteur diesel (non représenté), la référence 10 désigne un volet de régulation du carburant-gazeux qui est placé dans

une partie intermédiaire du système d'alimentation en car-

burant gazeux, la référence 20 désigne un capteur destiné à détecter l'ouverture du volet de régulation, la référence

2 désigne un capteur de rotation destiné à détecter la vites-

se de rotation du moteur, et la référence 21 désigne un ré-

gulateur électronique destiné à commander l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux et qui correspond au circuit régulateur électronique 121 et à l'actionneur 8 '

du mode de réalisation représenté sur la figure 1 La réfé-

rence g désigne le carburant gazeux destiné à 4 tre introduit

dans une chambre de combustion (non représentée) du moteur.

Pendant le fonctionnement du moteur avec le carburant gazeux

g, une injection pilote de gazole est effectuée avec un d 6-

bit prédéterminé, par des moyens séparés qui ne sont pas représentés. D'autre part, la référence A représente l'air qui

entre dans le compresseur, la référence 22 désigne un com-

presseur de suralimentation, la référence 23 désigne une tu-

bulure de décharge d'air d'admission qui est placée entre

la sortie du compresseur et l'orifice d'admission (non re-

présenté) du moteur, la référence 24 désigne un volet de

réglage de décharge d'air d'admission, la référence 25 dé-

signe un capteur d'ouverture de volet destiné à détecter

l'ouverture du volet 24, et la référence 26 désigne un mo-

teur qui fait fonction d'actionneur pour actionner le vo-

let de réglage de décharge d'air d'admission 24 La sortie du volet de réglage de décharge d'air d'admission 24 peut 4 tre ouverte à l'atmosphère, comme il est représenté, ou

bien elle peut être reliée au c 8 té d'aspiration du compres-

seur de suralimentation 22.

-La référence 27 désigne une unité centrale de traitement (qu'on appellera ci-après UC), la référence 28

désigne une mémoire morte, la référence 29 désigne une mé-

moire vive destinée à être utilisée comme élément d'enre-

gistrement temporaire des valeurs détectées, comme registre

de travail pendant les calculs de commande, etc, la référen-

ce 30 désigne un acc s de sortie et la référence 31 dési-

gne une ligne bus qui comprend un bus de données, un bus

d'adresse et un bus de commande.

Les éléments 27 à 30 mentionnés ci-dessus peuvent etre constitués par des circuits intégrés complexes séparés,

pour former un système du type micro-ordinateur Il est pos-

sible de réaliser un micro-ordinateur en une seule puce, 32, comprenant les éléments 27 à 30 et la ligne bus 31, ce qui correspond à la partie entourée par un trait mixte "deux points, un trait" La référence 33 désigne un multiplexeur

et convertisseur analogique-numérique qui est destiné à con-

vertir en valeurs numériques les valeurs analogiques fournies

par les capteurs d'ouverture devolet 20, 25, et à transmet-

tre les valeurs numériques par la ligne bus 31 La référence

34 désigne un amplificateur qui est constitué par un tran-

sistor de puissance ou un relais.

Le dispositif de commande automatique du rapport air/carburant ayant la structure décrite fonctionne de la

manière expliquée ci-après.

Conformément à la séquence d'un programme qui est mémorisé dans la mémoire morte 28, l'UC lit l'ouverture du

volet de réglage du carburant gazeux, 10, par l'intermédiai-

re du convertisseur analogique-numérique 33, sous la forme du signal de détection que fournit le capteur d'ouverture de volet 20 L'UC lit ensuite la table qui est enregistrée

dans la mémoire morte 28 et qui contient des données con-

cernant la relation entre l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux et l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission, et elle calcule l'ouverture du

volet de réglage de décharge d'air d'admission 24 qui cor-

respond à l'ouverture présente du volet de régulation du

carburant gazeux.

La table précitée est établie à partir du résultat du test de fonctionnement du moteur diesel, ce qui fait qu'il est nécessaire de quantifier les ouvertures de ces deux volets La courbe qui correspond à cette table a donc

nécessairement une forme en escalier Pour éviter l'influ-

ence défavorable des marches de la courbe, on minimise

l'influence de la hauteur des marches en augmentant la ca-

pacité de la mémoire morte 28 ou en effectuant une interpo-

lation, ou en prenant une mesure similaire s'opposant à

cette influence, pendant la lecture des données par l'UC 27.

Selon une variante, on enregistre à la place de la table mentionnée cidessus une équation numérique qui

correspond à la relation entre l'ouverture du volet de ré-

gulation du carburant gazeux et l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission, ce qui fait que l'UC effectue un calcul à chaque séquence de fonctionnement, pour déterminer l'ouverture optimale du volet de réglage de

décharge d'air d'admission.

L'UC 27 lit ensuite l'ouverture du volet de ré-

glage de décharge d'air d'admission 24, par le signal de détection que fournit le capteur d'ouverture de volet 25, par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique 33, et elle compare l'ouverture du volet détectée avec la valeur calculée, Conformément au résultat de la comparaison, l'UC 27 produit un signal de rotation en sens avant, de rotation en sens arrière ou d'arr 4 t, et ce signal est appliqué à l'actionneur électrique 26 par l'accès de sortie 30 et l'amplificateur 34, de manière à obtenir une coïncidence

entre la valeur détectée et la valeur calculée de l'ouvertu-

re du volet, après détermination d'une plage de tolérance.

Ainsi, l'ouverture du volet de réglage de déchar-

ge d'air d'admission est automatiquement augmentée ou di-

minuée à chaque instant conformément à l'ouverture du volet de régulation ducarburant gazeux 10, par l'action de moyens de mémoire, de calcul et de sortie comprenant les éléments

27 à 31 mentionnés précédemment, afin de parvenir automa-

tiquement à un rapport air/carburant désiré.

Dans ce mode de réalisation, les capteurs d'ouver-

ture de volet 20 et 27 peuvent être constitués par exemple par des potentiomètres ou des dispositifs analogues Il est également possible d'utiliser un actionneur à électro-aimant

asservi, à la place du moteur utilisé dans le mode de réa-

lisation représenté, en ce qui concerne l'actionneur élec-

trique 26 pour le volet de réglage de décharge d'air d'ad-

mission 24 L'utilisation de l'actionneur à électro-aimant asservi pour l'actionneur 26 procure une vitesse de réponse plus élevée Dans un tel cas, il est possible d'utiliqer un amplificateur à modulation d'impulsions en largeur pour

l'amplificateur 34.

Dans le dispositif de commande de rapport air/car-

burant qui est représenté sur la figure 4, le débit d'injec-

tion pilote de gazole est fixé par un dispositif de réglage 35 qui correspond au circuit régulateur électronique 12 du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 La référence 36 désigne un dispositif de commande de position

destiné à recevoir le signal de sortie du dispositif de ré-

glage 35, tandis que la référence 37 désigne un capteur de

position qui est destiné à détecter la position de la cr Amail-

lere de la pompe d'injection de carburant 9, c'est-à-dire le débit d'injection de carburant Les autres parties sont pratiquement identiques à celles représentées sur la figure

3, et on ne les décrira donc pas en détail ici.

Le dispositif de commande de rapport air/carburant

fonctionne de la manière expliquée ci-après.

Conformément à la séquence du programme qui est enregistré dans la mémoire morte 28, l'unité centrale (UC)

27 lit par l'intermédiaire du convertisseur analogique-nu-

mérique 33 l'ouverture du volet de régulation du carburant

gazeux 10 et la position du secteur denté de la pompe d'in-

jection de carburant, sous la forme des signaux de détection

que fournissent le capteur d'ouverture du volet, 20, et le cap-

teur de position de la cré aiillre (ou secteur denté) 37 L'URC lit ensui-

te les données enregistrées dans la mémoire morte 28, con-

cernant la relation entre l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux 10 et l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission, ainsi que la relation entre la position de la crainaillère du moteur diesel et l'ouverture du

volet de réglage de décharge d'air d'admission, et elle cal-

cule l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'ad-

mission qui correspond à l'ouverture présente du volet de

régulation du carburant gazeux, ainsi que le débit d'injec-

tion présent de carburant pilote qui correspond à la position

présente de la crémaillère de la pompe d'injection de carbu-

rant. La table précitée est obtenue d'après les résultats d'un essai de fonctionnement du moteur diesel Par conséquent,

1 8 2508104

pour enregistrer les données dans lanrmoire morte 28, il est nécessaire de quantifier les ouvertures des deux volets et la position de la créraili&ère La courbe corres emimt à

cette table est donc nécessairement en escalier Pour li-

miner tout effet défavorable des marches que préseaen lezs caractéristiques, on suggère d'augmenter la capacité de a mémoire morte 28 afin de minimiser l'effet des msrci, ou d'effectuer une interpolation pendant la lecture ar 1 'W 27. Selon une variante, on peut enregistrer dêa la mémoire morte 28, à la place de la table précitée, une tion numérique correspondant aux relations entre l"mvnerture

du volet de réglage de décharge d'air d'admission et 1 lu-

verture du volet de régulation du carburant gazerim, as que la position de la crmai Jlreo L'UC 27 effectue mm calel

conformément à cette équation à chaque séquence de foactloer-

nement, pour déterminer l'ouverture optimale du wolet de

réglage de décharge d'air d'admission.

L'TUC 27 lit ensuite le signal de sortie qui pro-

vient du capteur d'ouverture de volet 25 et qui repésmde l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air dadim s n

24, ce signal étant transmis par le convertisseur nai ue-

numérique 34 L'UC compare la valeur détectée avec l vale calculée mentionnée précédemment Conformément au r multa de la comparaison, 'TUC 27 génère un signal de sortie et elle l'applique à l'actionnpur électrique 26 par l'int'erm dre

de l'accès de sortie 30 et de l'amplificateur 34, pe pr-

duike une rotation en sens avant, une rotation en sen ar-

rière ou un arrgt de l'actionneur, afin de parvenir la

coincidence entre la valeur détectée et la valeur ca Lculée.

L'ouverture du volet de réglage de décharge d'air

d'admission 24 est ainsi augmentée et diminuée autmat:que-

ment à chaque instant, conformément à l'ouverture yré ezee du volet de régulation du carburant gazeux 10 et à la po 3 tiïn présente de la crémaillère de la pompe d'injection de etrios 9, par l'action des moyens de mémoire, de calcul et de mnorie

qui sont constitués par les éléments 27 à 31.

Comme on vient de le décrire, les disposilife de

19 2508104

commande automatiques du rapport air/carburant qui sont re-

présentés sur les figures 3 et 4 offrent les avantages sui-

vants, grece à leurs structures particulières

( 1) Du fait de l'utilisation d'un système de com-

mande électronique, on parvient à une vitesse de réponse

plus élevée qu'avec le dispositif de commande classique uti-

lisant un système de commande pneumatique De plus, l'appa-

rition du pompage est fortement réduite et la précision de la commande est améliorée grâce à l'utilisation d'un système

de commande en boucle ouverte, comme il est représenté.

( 2) Le système de commande par programme, employant

une table numérique, permet la commande du rapport air/car-

burant selon n'importe quelle configuration désirée, et il

peut satisfaire aisément et de façon sure les exigences con-

cernant un changement de la composition du carburant gazeux

ou tout autre changement.

( 3) la nécessité d'un équipement supplémentaire important tel qu'une source d'air comprimé est supprimée, et

la structure du système dans son ensemble est simplifiée.

De plus, la fiabilité est accrue et le coût est avantageuse-

ment diminué.

( 4) Dans le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 4, il est possible de changer aisément le débit d'injection pilote du gazole, sous l'effet du changement de

la vitesse de génération du carburant gazeux dans l'installa-

tion, et ceci est suivi par une commande automatique du rap-

port air/carburant pour atteindre le rapport air/carburant optimal, ce qui fait que le degré de liberté du fonctionne

ment du moteur est avantageusement augmenté.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent 9 tre apportées au dispositif décrit et représenté, sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Moteur à deux carburants gaz/gazole comprenant un moteur diesel, un système d'alimentation en carburant gazeux et un dispositif de régulation et de commande destiné à réguler la vitesse du moteur et à commander le passage en- tre le mode de fonctionnement avec le gazole et le mode de fonctionnement avec le carburant gazeux, caractérisé en ce

que ce dispositif comprend: un circuit régulateur électro-

nique ( 12, 12 ') conçu de façon à recevoir à la fois un si-

gnal de vitesse représentant la vitesse de fonctionnement du

moteur diesel et un signal de vitesse de consigne représen-

tant la vitesse de consigne du moteur; des actionneurs élec-

triques ( 8, 8 ') conçus de façon à actionner respectivement une pompe d'injection de carburant ( 9) pour le gazole et un volet de régulation du carburant gazeux ( 10) dans la ligne d'alimentation en carburant gazeux, sous la dépendance du signal de sortie du circuit régulateur électronique; et un

circuit de commande de changement de mode ( 13) qui est con-

necté au circuit régulateur électronique et qui est conçu

de façon à faire passer le mode de fonctionnement de l'ac-

tionneur électrique pour la pompe d'injection de gazole ( 9) et de l'actionneur électrique pour le volet de régulation du carburant gazeux ( 10) soit dans un mode de fonctionnement avec le gazole, soit dans un mode de fonctionnement avec le

carburant gazeux.

2 Moteur à deux carburants gaz/gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit régulateur électronique ( 12, 12 ') comprend un circuit de commande PID ( 5, 5 ') conçu de façon à recevoir à la fois le signal de vitesse et le signal de vitesse de consigne, et un circuit amplificateur à modulation ( 7, 7 ') conçu de façQn à recevoir

le signal de sortie du circuit de commande PID par l'intermé-

diaire d'un circuit de sélection de valeur minimale ( 6, 6 ');

l'actionneur électrique ( 8) pour la pompe d'injection de car-

burant ( 9) est prévu pour etre entraîné par le signal de sor-

tie du circuit amplificateur à modulation; et le circuit dé

commande de changement de mode ( 13) est prévu de façon à ap-

pliquer au circuit de sélection de valeur minimale, dans le mode de fonctionnement du moteur avec le gazole, un signal qui représente la limite supérieure de la tension utilisable, et de façon à appliquer au circuit de commande PID, dans le mode de fonctionnement du moteur avec le carburant gazeux, un signal d'ordre de vitesse d'un niveau supérieur au signal de vitesse prédéterminé, tout en appliquant au circuit de sélection de valeur minimale un signal correspondant à un

débit d'injection pilote prédéterminé.

3.Moteur à deux carburants gaz/gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit régulateur électronique ( 12, 12 ') comprend un circuit de commande PID ( 5, 5 ') prévu pour recevoir à la fois le signal de vitesse

et le signal de vitesse de consigne, et un circuit amplifi-

cateur à modulation ( 7, 7 ') prévu pour recevoir le signal de sortie du circuit de commande PID par l'intermédiaire d'un circuit de sélection de valeur minimale ( 6, 6 '); le

moteur comporte deux chaînes de moyens de régulation de vi-

tesse du moteur prévues pour 9 tre attaquées par les signaux de sortie du circuit régulateur électronique et du circuit

amplificateur à modulation, et l'une de ces cha'nes est re-

liée à la pompe d'injection de carburant ( 9) tandis que l'autre est reliée au volet de régulation du carburant gazeux ( 10); le circuit de commande de changement de mode ( 13) est prévu pour appliquer un signal de O volt, dans le mode de fonctionnement du moteur avec le gazole, au circuit de sélection de valeur minimale ( 6 ') des moyens de régulation

de vitesse de la chaîne qui est associée au système de car-

burant gazeux, et de façon à appliquer un signal de tension proportionnel au débit d'injection pilote, dans le mode de fonctionnement du moteur avec le carburant gazeux, au circuit de sélection de valeur minimale ( 6) des moyens de régulation

de vitesse de la chalne qui est associée au gazole.

4 Moteur à deux carburants gaz/gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande

de changement de mode comprend un circuit de commande prin-

cipal ( 17),un circuit de génération de tension ( 18) prévu pour recevoir un signal d'instruction provenant du circuit de commande principal et pour générer n'importe quelle tension

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désirée, un circuit de changement de mode ( 19) qui est con-

necté au circuit de gécnération de tension et au circuit de commande principal, le circuit régulateur électronique comprend un circuit de commande PID ( 5) prévu pour recevoir à la fois le signal de vitesse et le signal de vitesse de

consigne, et une paire de circuits amplificateurs à modula-

tion ( 7, 7 ') prévus pour recevoir le signal de sortie du circuit de commande PID par l'intermédiaire du circuit de changement de mode, l'un de ces circuits amplificateurs à modulation ( 7) est prévu pour produire un signal de sortie destiné à attaquer l'actionneur électrique ( 8) associé à la pompe d'injection de carburant ( 9), tandis que l'autre

circuit amplificateur à modulation ( 7 ') est prévu pour pro-

duire un signal de sortie destiné à attaquer l'actionneur électrique ( 8 ') pour le volet de régulation du carburant gazeux ( 10), le circuit de commande de changement de mode est prévu de façon que dans le mode de fonctionnement du moteur avec le gazole, il applique le signal de sortie du

circuit de commande ID ( 5) au circuit amplificateur à mo-

dulation ( 7) qui est associé à la pompe d'injection de car-

burant ( 9) et il applique simultanément le signal de sortie du circuit de génération de tension ( 18), après l'avoir fait convercer vers zéro volt, au circuit amrpli icateur à modulation ( 7 ') qui est associé au volet de régulation du carburant gazeux ( 10), tandis que dans le mode de fonctionnement du moteur

avec le carburant gazeux, le circuit de commande de change-

ment de mode applique le signal de sortie du circuit de coi-

mande PID ( 5) au circuit amplificateur à modulation ( 7 ') qui est associé au volet de régulation du carburant gazeux ( 10), tout en appliquant le signal de sortie du circuit de converer vers

génération de tension ( 18), après l'avoir Lait / une ten-

sion proportionnelle au débit d'injection pilote du gazole, au circuit amplificateur à modulation ( 7) qui est associé

à la pompe d'injection de carburant ( 9).

5 Moteur à deux carburants gaz/gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur diesel comporte en outre un compresseur ( 22) et un dispositif de commande automatique du rapport air/carburant, comprenant:

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un capteur d'ouverture de volet ( 20) destiné à détecter l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux ( 10) un volet de réglage de décharge d'air d'admission ( 24) qui est monté dans une tubulure de décharge d'air d'admission ( 23) qui se trouve entre la sortie du compresseur ( 22) et l'orifice d'admission du moteur-diesel, ce volet de réglage de décharge d'air d'admission ( 24) pouvant ttre actionné par un actionneur électrique ( 26), un capteur d'ouverture de

volet ( 25) destiné à détecter l'ouverture du volet de régla-

ge de décharge d'air d'admission ( 24), et des moyens ( 32)

destinés à mémoriser et à calculer une relation prédétermi-

née entre l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux et l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission, ces moyens étant en outre prévus de façon à produire un signal pour augmenter et diminuer l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission ( 24) sous l'effet du signal provenant du capteur d'ouverture de volet ( 20) qui est destiné à détecter l'ouverture du volet de

régulation du carburant gazeux ( 10).

6 Moteur à deux carburants gaz/gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur diesel comporte en outre un compresseur ( 22) et un dispositif de commande automatique du rapport air/carburant qui comprend:

des moyens de réglage ( 35) destinés à régler le débit d'in-

jection pilote du gazole et des moyens de détection ( 37) destinés à détecter le débit d' injection pilote, un capteur d'ouverture de volet ( 20) destiné à détecter l'ouverture du volet de régulation du carburant gazeux ( 10), un volet-de réglage de décharge d'air d'admission ( 24) qui se trouve

dans une tubulure de décharge d'air d'admission ( 23) bran-

chée entre la sortie du compresseur ( 22) et l'orifice d'ad-

mission du moteur diesel, ce volet de réglage de décharge

d'air d'admission ( 24) pouvant 9 tre actionné par un action-

neur électrique ( 26), un-capteur d'ouverture de volet ( 25)

destiné à détecter l'ouverture du volet de réglage de dé-

charge d'air d'admission ( 24), et des moyens ( 32) destinés à mémoriser et à calculer une relation prédéterminée entre l'ouverture du volet de réglage du carburant gazeux ( 10) et

24 2508104

l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission

( 24), ces moyens étant en outre prévus pour produire un si-

gnal destiné à augmenter et à diminuer l'ouverture du volet de réglage de décharge d'air d'admission ( 24) sous l'effet du signal provenant du capteur d'ouverture de volet ( 20) destiné à détecter l'ouverture du volet de régulation du

carburant gazeux ( 10).