BE849799A - Dispositif de regulation de fluides, notamment pour l'alimentation d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Description

  Dispositif de régulation de fluides, notamment pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne

  
La présente invention concerne des dispositifs de régulation de fluides dans lesquels un état du fluide, telle qu'une pression ou un débit volumétrique, peut être réglé d'une manière automatique pour maintenir une relation prédéterminée avec un signal variable d'ordre.

  
De tels dispositifs comprennent principalement un ensemble capteur permettant de détecter la relation entre un état ou une condition existante du fluide et un signal d'ordre, et un régulateur commandé ou contrôlé par un signal de sortie de l'ensemble capteur pour régler la condition du fluide si celle-ci s'écarte d'une relation prédéterminée avec le signal d'ordre de manière à rétablir cette relation prédéterminée - 

  
Le dispositif de régulation de fluides, selon l'invention�est prévu pour présenter une application particulière bien que non exclusive dans l'amenée de combustibles hydrocarbonés vaporisés (appelés ci-après gaz naturels liquéfiés), tels que du propane, vers des moteurs à combustion interneDans l'invention, le signal d'ordre peut être amené à se manifester lui-même de manière continue en tant que pression du fluide en liaison avec l'état de fonctionnement du moteur et du réglage du papillon, par exemple par l'utilisation

  
d'un venturi placé dans l'admission du moteur à l'amont du papillon-

  
L'invention a principalement pour objet un dispositif de régulation électro-fluidique approprié pour la régulation de l'alimentation en gaz naturel liquéfié de moteurs à combustion interne -

  
Conformément à l'invention, l'ensemble capteur du dispositif de régulation présente des moyens pour dériver

  
une pression de commande d'un fluide représentative de la relation entre une condition existante du fluide et un signal d'ordre, une chambre de commande dans laquelle ladite pression de commande du fluide agit en opposition à une pression de référence appliquée sur un organe de commande mobile,ledit organe de commande mobile faisant partie d'un transducteur,

  
de sorte qu'un signal électrique de sortie représentatif de

  
la position instantanée dudit organe de commande est produit d'une manière continue par l'ensemble capteur, et en ce que ledit régulateur est prévu pour être commandé par ledit

  
signal électrique de sortie de manière à régler la condition existante du fluide de telle façon que la pression de commande du fluide soit maintenue à une valeur sensiblement constante-

  
De préférence, l'organe de commande comprend un diaphragme souple dont le coefficient d'élasticité est sensi-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
position de repos est proportionnelle à la pression diffé-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
élément dont la position est détectée par l'ensemble capteur -

  
L'organe_.de commande peut faire partie d'un dispositif à impédance, par exemple un dispositif inducteur ou un dispositif capacitif, qui module une forme d'onde de courant alternatif selon la position de l'organe de commande de manière à fournir ledit signal électrique de sortie. 'Un circuit détecteur convertit ensuite l'onde modulée en une représentation analogique- Le transducteur peut également comprendre un dispositif électro-optique qui fonctionne avec un courant continu et produit directement la représentation analogique- Cette représentation analogique peut alors

  
être utilisée pour commander ou contrôler l'excitation d'un organe de commande de débit proportionnel actionné par un solénoïde et constituant ledit régulateur-

  
Lors de l'application du dispositif de régulation conforme à l'invention au système de carburation d'un moteur à combustion interne utilisant du gaz naturel liquéfié de manière à régler le débit volumétrique de gaz naturel liquéfié, ladite pression de commande du fluide peut être dérivée en reliant une pression négative, dérivée d'un venturi placé à l'amont du papillon du carburateur,- à une pression positive régnant dans la canalisation d'amenée du gaz naturel liquéfiéCeci peut être effectué en détectant directement les pressions régnant dans le venturi et dans la canalisation d'amenée- La canalisation d'amenée peut également être reliée au carburateur de telle façon que la pression nécessaire de commande du fluide soit automatiquement établie dans la canalisation-

  
Comme on le voit d'après ce qui suit, les systèmes de carburation de moteurs à essence et notamment de moteurs  explosion interne peuvent être facilement adaptés par une simple conversion pour être utilisés avec du gaz naturel liquéfié en utilisant le dispositif de régulation conforme à l'invention et il est encore possible de faire fonctionner le moteur avec de l'essence en tant qu'alternative de source de combustible. 

  
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

  
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
tion de fluide selon l'invention et appliqué à la conversion d'un carburateur classique à essence pour son utilisation avec du gaz naturel liquéfié-

  
La fige 2 est un schéma montrant comment le disposi-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
rateur double corps à essence pour son utilisation avec du gaz naturel liquéfié*

  
 <EMI ID=5.1> 

  
tion de fluide conforme à l'invention et appliqué à un carburateur à gaz naturel liquéfié-

  
La fige 4 est un schéma d'un autre dispositif de régulation de fluide conforme à l'invention-

  
 <EMI ID=6.1> 

  
partie électronique du dispositif de régulation commune aux dispositifs des figures 1 à 4. 

  
La fige 6 est une vue éclatée représentant l'ensemble mécanique du dispositif de régulation-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
mécanique du capteur-

  
A la figure 1, on a représenté une canalisation 81 prévue pour amener un gaz naturel liquéfié depuis un réservoir de stockage, non représenté, jusqu'à un régulateur de pression principal 2. Depuis le régulateur <2>, le gaz naturel liquéfié s'écoule en passant à travers une vanne à solénoïde 3 à débit proportionnel et pénètre dans une canalisation <1> qui présente à sa sortie une buse.d'injection 4 qui est placée dans la prise d'air normale d'un carburateur 50 du type carburateur à essence au-dessus du venturi 5 du carburateur-

  
Le solénoïde 3a de la vanne 3 est relié à la sortie d'un ensemble électronique de commande 6 qui est contrôlé à son tour par un capteur de pression 7 (voir également la fige?) comprenant une chambre de commande 8, un diaphragme 9 en caoutchouc faiblement siliconé monté dans la chambre 8 sous une légère tension et une bobine 10 qui capte ou évalue la distance la séparant d'une pastille 51 montée au centre du diaphragme 9. L'utilisation d'un caoutchouc faiblement siliconé procure une élasticité constante, c'est-à-dire un diaphragme à coefficient constant-

  
Le diaphragme 9 divise la chambre 8 en deux sous-

  
 <EMI ID=8.1> 

  
avec l'atmosphère, ce qui fournit une pression de référence agissant sur un coté du diaphragme- La chambre 8b est reliée

  
 <EMI ID=9.1> 

  
sépare en deux canalisations <1>1a et <1>1b contenant des ajutages 52 et 53 qui peuvent être de dimension égale ou diffé-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
d'un petit orifice dans le rétrécissement du venturi 5 du  <EMI ID=11.1> 

  
tion 1 d'amenée du gaz- 'Une pression négative est ainsi créée

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
régnant dans la canalisation 1- La pression négative de la

  
 <EMI ID=14.1> 

  
cette pression dépend des conditions de fonctionnement du

  
 <EMI ID=15.1> 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
est une mesure du débit volumétrique en liaison avec le signal d'ordre- Les pressions positive et négative sont additionnées au niveau du point A et la pression résultante est amenée par l'intermédiaire de la canalisation 1<1> à la sous-chambre
11b et agit ainsi sur le diaphragme eh opposition de la pres-

  
 <EMI ID=17.1> 

  
La fige 2 montre une adaptation du dispositif de la

  
 <EMI ID=18.1> 

  
totalement ouvert avant que le papillon 57 ne soit ouvertDans ce cas, la canalisation 1<1> présente une branche supplé-

  
 <EMI ID=19.1> 

  
orifice, dans le rétrécissement du second venturi 58 et conte-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
prévu pour être utilisé uniquement avec du gaz naturel liqué-

  
 <EMI ID=23.1> 

  
rétrécissement du venturi 61 du carburateur et contient une vis principale 62 de réglage du mélange qui, en liaison avec la pression régnant dans la canalisation 1, détermine la richesse du mélange lorsque le moteur tourne au ralenti- La canalisation 1<1> ne se sépare pas en deux comme dans le cas de la fige 1 mais est reliée directement à la canalisation <1>-  Une pression est ainsi créée dans la canalisation 11, pression qui est reliée à la pression de la canalisation 1 et indique par conséquent la relation existant entre le signal d'ordre déterminé par la pression négative régnant dans le venturi

  
 <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
représenté est le même que celui de la fig.2.

  
La fige 4 montre une variante du dispositif de la

  
 <EMI ID=26.1> 

  
l'entrée d'air vers le carburateur à l'amont d'un filtre à air 63 grâce à l'emploi d'un venturi distinct 64. Les autres éléments du dispositif de la fige 4 sont les mêmes que ceux de.la fig.1.

  
La fige 5 représente un schéma synoptique de l'ensemble de commande 6, du capteur associé 7 et du solénoïde 3a de la vanne 3.

  
La bobine 10 du capteur fait partie d'un oscillateur HF 70 dont la sortie est modulée en liaison de la distance de la pastille 51 par rapport à la bobine 10. Si la pastille
51 est réalisée en certains métaux, la modulation sera une modulation d'amplitude, et si la pièce 51 est réalisée en ferrite, la modulation sera une modulation de fréquence car ce sera l'inductance de la bobine 10 qui variera plut8t que son coefficient Q.

   La sortie de l'oscillateur HP est appliquée à un détecteur 71 qui transforme le signal modulé sor-  tant de l'oscillateur 70 en un signal analogique- Le signal sortant du détecteur 71 est appliqué à un intégrateur 72 qui a pour but d'effectuer l'intégration nécessaire du signal analogique de manière à maintenir la stabilité de la boucle électro-fluidique dont elle fait partie- Le signal sortant de l'intégrateur est appliqué à un amplificateur de puissance
73 pour atteindre le niveau nécessaire d'excitation de la bobine 3a du adénoïde- L'ensemble de réglage 55 est représenté comme commandant l'oscillateur HF et commande au contrôle ainsi le niveau de modulation pour une distance donnée de la pastille 51 par rapport à la bobine 10. L'ensemble de réglage 55 est à son tour contrôlé ou commandé par

  
un ensemble de commande de température 74 de sorte que le signal appliqué à l'oscillateur 70 dépend également de la température- Ceci est avantageux dans toutes les conditions de démarrage à froid du moteur-

  
Le dispositif de régulation comprend ainsi une boucle électro-fluidique dans laquelle la différence entre

  
 <EMI ID=27.1> 

  
proportionnelle au réglage de l'ensemble de réglage 55 et au gain en boucle ouverte de la boucle électro-fluidique-

  
Le circuit d'excitation, non représenté, de l'ensemble de commande 6 est prélevé par exemple sur la batterie du moteur- Un câble 76 conduit du contact 75 du rupteur du distributeur du moteur jusqu'au circuit d'amplification 77. dont le signal de sortie est appliqué au carburateur 72. Le circuit 77 fournit à l'intégrateur une impulsion de durée brève au début des impulsions provenant du distributeur du moteur- Cette impulsion de durée brève provoque à son tour que le signal de sortie de l'intégrateur augmente l'excita-

  
 <EMI ID=28.1> 

  
par conséquent l'amenée du gaz sur la canalisation <1> sous la forme d'une bouffée de gaz au niveau de la buse 4. Ceci est très avantageux pour le démarrage du moteur-

  
Le câble 76 provenant du contact 75 conduit également à un circuit d'inhibition 78 de sorte que l'excitation du solénolde est supprimée en absence d'impulsions provenant du distributeur du moteur, ce qui crée un arrêt de l'alimentation en gaz naturel liquéfié- <EMI ID=29.1> 

  
le gain de la-boucle ouverte est très élevé, c'est-à-dire que, pour une faible déformation du diaphragme, la modification du signal de sortie de l'amplificateur de puissance

  
est relativement très importante- Ainsi, pour un signal d'ordre donné le diaphragme est mis dans une position d'équilibre qui est, pour des raisons pratiques, toujours la même de sorte que la pression au niveau du point A reste constante-

  
Lors de l'établissement du dispositif de régulation, les dimensions de la buse d'injection 4 sont choisies de manière à présenter une relation donnée .avec la surface de la section droite du rétrécis cernent du venturi 5 et les dimensions des ajutages 52 et 53 sont choisies pour présenter une relation prédéterminée entre eux et avec les dimensions de la buse d'injection 4 de manière à déterminer la proportion

  
du mélange principal air/combustible- L'ensemble de réglage 55 est réglé avec le moteur au ralenti de façon à obtenir un rapport air/combustible du mélange, lorsque le moteur fonctionne au ralenti, produisant la faible émission de CO . désirée dans les gaz d'échappement du moteur. On voit que ceci règle à une certaine valeur:la pression au niveau du

  
 <EMI ID=30.1> 

  
Si le signal d'ordre varie, par exemple par un réglage du papillon 54, ceci provoque une variation de la pression au point A ce qui provoque à son tour un changement de la

  
 <EMI ID=31.1> 

  
le diaphragme 9 se déplace en raison de ce changement- Etant donné que le mouvement est amorti par l'ajutage tampon 49, le taux du mouvement est déterminé par la variation de pres-

  
 <EMI ID=32.1> 

  
la pastille 51, provoque une variation dans la modulation

  
du signal de sortie HF de l'oscillateur 70, et ceci fait à son tour changer l'état de. charge de l'intégrateur 72 et donc changer le courant d'excitation du adénoïde 3a pour modifier

  
 <EMI ID=33.1> 

  
à sa valeur d'origine- Lorsqu'on approche de cette pression d'origine, le diaphragme retourne presque à sa position d'origine, et l'intégrateur est alors maintenu à sa nouvelle valeur de charge tant que le signal d'ordre reste le même*

  
Les fige 6 et 7 montrent l'ensemble mécanique

  
de la vanne de commande du solénoïde ainsi que le capteur

  
et l'ensemble de commande associés- Le régulateur de pression principal 2 et la vanne à solénoïde 3 à débit proportionnel sont montés sur un support principal 12. La bobine 10 du capteur 7 et l'ensemble de commande électronique 6, à l'exception de l'amplificateur de puissance 73, constituent un ensemble portant la référence 41. Le support principal 12 incorpore nécessairement une partie de la canalisation <1> d'amenée de

  
gaz et de la canalisation 11 

  
Le régulateur de pression principal <2> est de réalisation sensiblement usuelle et comprend un clapet sphérique

  
13, un plongeur 14, un ressort 15 et un capuchon de retenue

  
16. Le plongeur 14 n'est toutefois pas de réalisation habituelle et comprend un siège pour une bague en 0 17 qui, au lieu d'être de réalisation rectangulaire ordinaire, est découpée sur son bord arrière pour permettre à la bague en 0

  
de se déplacer quelque peu dans la rainure de manière à réduire l'usure de la bague en 0 ainsi que l'hystérisis mécanique du plongeur 14. 

  
La vanne à solénoïde 3 à débit proportionnel comprend une armature 18 poussée par un ressort 19 présentant un capuchon 20. L'armature 18 est logée à l'intérieur d'une bobine 21 formée sur un gabarit d'enroulement 22. L'ensemble

  
du solénoïde est maintenu en place par une embase 23, une enveloppe externe 24 et une plaque supérieure <2>5. L'armature est creusée à son extrémité inférieure pour recevoir un élément d'étanchéité 26 en forme de disque de caoutchouc -

  
L'embase 23 du solénoïde est percée de deux trous taraudés 27 prévus pour venir en prise avec des boulons non représentés qui passent à travers des trous 28 du support principal 12. Le support 12 présente uns chambre 29 avec

  
un orifice d'entrée 31. Un siège de vanne 30 entoure la sortie de l'orifice 31. La chambre 29 présente un orifice de sortie 32. Du gaz naturel liquéfié est amené dans la chambre

  
 <EMI ID=34.1> 

  
régulateur de pression principal <2> pour pénétrer dans la chambre 29 par l'intermédiaire de l'orifice 31. Le gaz sort vers la canalisation <1> par l'orifice 32. Une vis de réglage non représentée est montée dans un trou taraudé 35 prévu sur la plaque supérieure 25 du solénoïde et vient en contact avec le capuchon 20 pour permettre un réglage du ressort presseur
19.

  
 <EMI ID=35.1> 

  
qui serre le pourtour du diaphragme 9 au support principal 12 au-dessus d'une chambre prévue dans le support qui constitue

  
 <EMI ID=36.1> 

  
lée et présente une partie interne dans laquelle est logée une rondelle métallique formant la pastille 51. Le diaphragme 9 est tendu lorsqu'il est mis en place et serré de telle sorte qu'il est poussé vers une position centrale- La bobine 10

  
du capteur qui est de réalisation usuelle est montée à l'intérieur d'une enveloppe 39 du couvercle 36.

  
La vanne à solénoïde 3 à débit proportionnel fonctionne de la manière suivante. Dans la position désexcitée du solénoïde, l'armature est pressée vers le bas par le ressort presseur 19 de telle sorte que l'organe d'étanchéification 26 vienne en contact avec le siège 30 pour fermer

  
l'orifice 31. Lorsque le solénolde est excité à partir de

  
1  <EMI ID=37.1> 

  
poussée du ressort presseur 19. Au fur et à mesure que l'armature 18 se soulève, du gaz passe sous l'armature 18 en provenance de l'orifice 31 et parvient dans la chambre 29.

  
Le volume de l'écoulement gazeux dépend de l'écartement de l'armature par rapport à l'orifice 31, et cet écartement dépend à son tour du niveau d'excitation du solénoïde.

  
'Un ensemble de chauffage électrique 79 est monté sur le support 12 pour fournir une source de chaleur permettant la vaporisation du gaz naturel liquéfié depuis l'état liquide jusqu'à l'état gazeux.

  
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 

  
 <EMI ID=38.1>  1 - Dispositif de régulation de fluides, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble capteur permettant de détecter la relation entre une condition existante du fluide et un signal d'ordre, et un régulateur commandé ou contrôlé par un signal de sortie provenant de l'ensemble capteur de manière à régler la condition du fluide si celle-ci s'écarte d'une relation prédéterminée avec le signal d'ordre, de manière

  
 <EMI ID=39.1> 

  
capteur présente des moyens pour dériver une pression de commande du fluide représentative de la relation entre une condition existante du fluide et un signal d'ordre, une chambre de commande dans laquelle ladite pression de commande du fluide agit en opposition à une pression de référence appliquée sur un organe de commande mobile, ledit organe de commande mobile faisant partie d'un transducteur, de sorte qu'un signal électrique de sortie représentatif de la position instantanée dudit organe de commande est produit d'une manière continue par ledit ensemble capteur, et en ce que le régulateur est prévu pour être commandé par ledit signal électrique de sortie de manière à régler la condition existante du fluide de telle manière que la pression de commande du fluide soit maintenue

  
à une valeur sensiblement constante-

  
2 - Dispositif de régulation de fluides suivant la

Claims (1)

1. revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur comprend un organe de commande de débit proportionnel actionné par.un solénoide et dont l'excitation électrique est commandée par ledit signal électrique de sortie-

   3 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 et <2>, caractérisé en ce que ladite

   ..pression de référence a une valeur sensiblement constante- 4 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pression de <EMI ID=40.1>

   5 - Dispositif de régulation de fluides suivant <EMI ID=41.1>

   <EMI ID=42.1>

   coefficient d'élasticité est sensiblement constant et qui comporte un organe dont la position est représentée par la valeur dudit signal de sortie électrique-

   6 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit organe de commande fait partie d'un élément à impédance qui est prévu pour moduler une forme d'onde de courant alternatif selon la position de l'organe de commande de manière à former ledit signal électrique de sortie-

   7 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément à impédance comprend une inductance dont la caractéristique est modifiée en dépendance de la proximité de l'organe de commande de

   <EMI ID=43.1>

   8 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la forme d'onde de courant alternatif modulé est prévue pour être appliquée à un détecteur de manière à produire un signal de sortie analogique représentatif de la position de l'organe de commande

   9 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le signal de sortie du détecteur est prévu pour être appliqué à un intégrateur-

   10 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le signal de sortie de l'intégrateur est prévu pour commander le niveau de sortie d'un amplificateur de puissance dont le signal de sortie est prévu pour exciter ledit régulateur*

   11 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une <EMI ID=44.1>

   un ensemble de réglage de sorte que pour une position donnée dudit organe de commande on peut régler le niveau de modulation de la forme d'onde de courant alternatif.

   12 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le transducteur comprend un dispositif électro-optique.

   13 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en-ce qu'il est utilisé en liaison avec le système de carburation d'un moteur à combustion interne prévu pour être alimenté en gaz naturel liquéfié, ledit régulateur étant prévu pour commander le débit volumétrique de gaz naturel liquéfié sur-une canalisation conduisant dans le système de carburation, et la pression

   <EMI ID=45.1>

   négative dérivée d'un venturi à une pression positive dérivée de la conduite d'alimentation-

   14 - Dispositif de régulation de fluides suivant la

   <EMI ID=46.1>

   rateur qui est également prévu pour être utilisé avec de l'essence,et en ce que la canalisation d'amenée de gaz naturel liquéfié aboutit à une buse prévue dans l'entrée d'air du carburateur.

   15 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la pression de commande du fluide est dérivée en détectant séparément les pressions régnant dans la canalisation d'amenée et dans un venturi et

   en les additionnant-

   16 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'un orifice est creusé dans le venturi du carburateur pour détecter la pression

   négative régnant dans .le venturi-

   -i 17 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la pression négative est détectée dans une canalisation d'amenée d'air à l'amont d'un filtre à air relié au carburateur et en ce que la canalisation d'amenée du gaz naturel liquéfié aboutit à une buse prévue dans le filtre à air-

   18 - Dispositif de régulation de fluides suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la canalisation d'amenée du gaz naturel liquéfié aboutit à un venturi, et en ce que ladite pression de commande du fluide est dérivée de la pression existant en un point de cette canalisation.

   19 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à allumage par étincelle commandé à partir d'un distributeur, et en ce qu'on prévoit un circuit d'amplification qui au début des impulsions du distributeur est prévu pour modifier d'unemanière temporaire ledit signal électrique de sortie pour faire qu'une bouffée de gaz naturel liquéfié soit amenée au système de carburation-

   20 - Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur à allumage par étincelle commandé à partir d'un distributeur, et en ce qu'on prévoit un circuit d'inhibition pour couper le régulateur en l'absence d'impulsions du distributeur-