Régulateur hydraulique. La présente invention a pour objet un ré gulateur hydraulique du type comprenant une pompe volumétrique entraînée par le mo teur à régler et travaillant en circuit ferme, Lin piston mobile dans une chambre apparz,e- nallt- à ce circuit, la partie de cette chambre se trouvant d'un côté du piston étant. reliée < l'entrée de la pompe, et l'autre à la sortie de la pompe, un-passage calibré, destiné à pro duire une chute de pression du fluide clans le circuit susdit et pratiqué dans le fond du piston reliant les deux parties susdites de la chambre entre elles,
un ressort agissant sur le piston en sens opposé du fluide se trouvais. dans la chambre et des moyens reliant le pis ton à un organe de commande de l'alimenta tion du moteur à régler.
Le nouveau régulateur hydraulique selon l'invention est caractérisé en ce quIl est prévu des moyens de réglage actionnables à volonté pendant la marche du moteur à régler pour modifier la relation analytique entre la posi tion du piston et la section du passage calibré.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, un régulateur cl'un principe conim sur lequel repose l'invention ainsi que cieux formes d'exécution du régulateur objet de l'invention avec diagrammes de fonction nement.
La fig. 1 est une coupe sclléma.tiquie expli quant le fonctionnement d'un régulateur connu, qui est destiné au réglage d'un moteur à vitesse constante et charge variable.
La fil-. ? est un diagramme explicatif. La fig. <B>'à</B> est un autre diagramme expli catif.
La fig. 4 est une coupe schématique de la. première forme d'exécution, qui est destinée au réglage d'un moteur de traction à vitesse et charge variables.
Les fig. 5, 6 et 7 représentent, à. plus grande échelle, une vue de détail d'une va riante de la forme d'exécution selon la fig. 4, montrant les organes dans trois positions dif férentes.
La fig. 8 est une coupe schématique de la deuxième forme d'exécution, qui --est destinée également au réglage d'un. moteur de traction à vitesse et charge variables.
Les fig. 9 et 10 sont des vues de détail, à plus grande échelle, relatives à cette deuxième forme d'exécution.
Lifig. 11 est Lin diagramme expl',_catis. La fig. 1:? est Lin autre diagramme expli catif.
Les fig. 13 à 16 représentent schématique- ment les divers organes du régulateur selon fig. 8 à. 10, dans diverses positions qu'ils peu vent prendre.
Dans ces fiÇ-ures, les mêmes chiffres de référence désignent les organes correspon dants des divers régulateurs représentés.
Le régulateur connu représenté à la fig. 1. va être décrit pour expliquer le principe sur lequel repose l'invention. Il comprend une pompe volumétrique 1, par exemple une pompe à engrenages, logée dans un bâti entraînée par le moteur à régler lion repré- senté, qui dans cet exemple peut être mi nru- teur quelconque à. gaz, à vapeur, ou un iiio- tehr hydraulique devant. travailler à vitesse constante sous lune charge variable.
De l'huile; par exemple, est amenée par des conduits<B>3</B> et 4- à. l'entrée de la pompe. La, pompe refoule l'huile dans une chambre cylindrique .1 pré vue dans le bâti 2 et dans laquelle glisse un piston 6. Le piston est soumis à la poussée d'un ressort 7 prenant appui sur Fun des fonds, 8, de la chambre 5.
Ce piston présente une tige 9 commandant un organe d'alinïen- tation du moteur, constitué dans ce ea.s <B>par</B> une vanne 10 commandant elle-ménie le pas sage du fluide dans un conduit 11 allant au moteur. Dans le fond du piston est ména@,
fc> tan passage calibré 12 établissant une coiiiiiiu- iiieat.ioil cntro les deux faces de ce fond et par lequel passe= l'.tuile fournie par la pomme. L"huile revient à la pompe par un conduit 3': (.omllllilliq:tant avec le conduit 3. Ce dernier est en liaison avec un réservoir d'huile noir représenté.
Le régulateur est représenté dans la poi- tion de démarrage du moteur, pour laquelle. la -..-aune 10 d'alimentation de ce dernier est complètement ouverte, Quand le moteur et :nus en marche (par des moyens non repré sentés), il entraîne la pompe 1 en synchro nisme avec lui. Cette dernière devra attein dre une certaine vitesse avant que la pression sur le piston soit suffisante pour vaincre la poussée initiale du ressort 7.
Quand la vitesse permise par le passage calibré 12 est. atteinte. la pression, sur le piston 6 abaisse ce dernier qui, par l'intermédiaire de la tige 9, réduit la section de passage de la vanne 10. La sec tion chi passage calibré 1? est telle qu'un équi libre stable du régulateur soit atteint. pour toutes les positions possibles du piston 6 entre deux vitesses déterminées dit moteur, comme on le verra plus loin. Il est évident qu'une diminution de la, charge du moteur tend à produire une augmentation de sa vitesse et, par conséquent, de la vitesse de la pompe 1.
La pression sur le piston augmente, et ce der nier, en s'abaissant, diminue la section de passage de la vanne 10 commandant l'alimeri- tatlon du moteur. Inverseiltent, une allblllell- tation de la charge du iiioteur tend à faire tomber sa vitesse,\ ce qui a pour effet de di- iiiiiluer la pression sur le piaon 6.
Ce der nier remonte sous l'action du ressort. 7, ce qui augmente l'ouverture de la section de pas sage de la vanne 10.
Soit l' la vitesse d'écoulement da ïluide en circulation par le passage calibré 1\?; p1 la pression de sortie (le la pompe volu- niétrique 1, et po la pression à l'entrée de cette pompe. Désignons par p <I>=</I> p#, <I>-</I> jïi la pression agissant sur le piston 6 du régulateur, pouvant être, par exemple, la pression atmo- sphérique.
La. vitesse l' est donnée par la formule. <B>(le</B> Torric elli
EMI0002.0077
out cc est le coefficient d'écoulement de l'ori fice et h, la pression exprimée en hauteur de liquide. On a:
EMI0002.0081
où @, est la .densité du liquide utilisé dans le régulateur, de l'huile par exemple.
On a donc
EMI0002.0083
Cette dernière équation représente une parabole rapportée à ses axes p et Y'. On petit donc tracer, comme on. le décrira plus loin à propos de la fig. 2. la parabole représentant la vitesse d'écoulement l' au passage calibré 1? en fonction de la pression p agissant sur le piston du régulateur.
Si c est le débit de la pompe par tour, et il le rendement volumétrique de cette pompe, le débit par seconde pour une vitesse de rota- tion 7a de la, pompe est
EMI0002.0097
Si l'on désigne par S la section (lu passage calibré l'?, le débit Q de la pompe est lié à la vitesse d'écoulement- l' par la formule (@ = .s.1, exprimant la loi de continuité.
Un. peut donc exprimer la vitesse de rotation b en fonction de l' et de p
EMI0003.0015
])'autre part, la pression I-) est. liée aux ca ractéristiques da ressort 7 du piston par la loi linéaire de flook:
EMI0003.0019
où F est la surface active du piston b. a la poussée initiale du ressort 7, b la constante du ressort, et.
y sa flèche, qui est égale à la. course du piston.
Dans la tig. '?, la pression 1) en abscisse représente donc également
EMI0003.0026
On peut ainsi représenter sur le diagramme de la fib. '? la vitesse iz de la pompe (ou celle du moteur)
eii fonction de tous les paramètres de l'appa- rei I
EMI0003.0037
Cette relation montre que la vitesse de rotation croît linéairement avec la section 8 du passage. On peut donc tracer les courbes représentant la vitesse de rotation -itt cri fonc- tioii de la pression 1) pour chaque section dé terminée S = 0, rSl <I>= 1,
</I> ete. (fig. \?). C09 courbes forment une famille de paraboles lioniologlies avant même axe et même sommet. Ainsi, sur la fig. ?, pour une section active F du piston bien déterminée, la, pression Z) en abscisse représente également la poussée chi ressort de rappel.
On choisira par exemple deux pressions 1)1 et p_, entre lesdiielles fonctionne le régula teur à tous les régimes 7i, du ralenti à la vi tesse limite maximum. A ces pressions pi, p2 correspondent respectivement des vitesses d'écoulement l'1, 1".. La pression 1)1 choisie détermine la poussée initiale ci du ressort, se lon la relation:
EMI0003.0072
La, flèche maximum y dLl ressort, ou en core la course du piston entre les positions extrêmes, sera représentée par l'abscisse 1)_- -1) 1.
(-)il a la relation:
EMI0003.0081
Les deux caractéristiques a et b du ressort du régulateur sont. ainsi bien déterminées.
On désigne ici par degré d'irrégularité.> le rapport de la variation de la vitesse de rotation de la pompe entre les positions cor respondant à l'ouverture et à la, fermeture complètes de l'organe de commande de l'ad- mission du moteur, à la vitesse moyenne de la pompe entre ces valeurs extrêmes. Le dia- gramme de 1a fig. û permet de choisir les deux caractéristiques cc et b du ressort de rappel, de manière que le degré d'irrégula rité soit conforme à celui recherché pour le moteur.
Le degré d'irrégLilarité décroît lorsque la poussée initiale cc du ressort augmente, tandis qu'il augmente avec la constante b et la, flèche ,!j. du ressort.
Si, par exemple, pour un moteur de trac tion, on reporte graphiquement. les positions ?.i en fonction de la, vitesse de rotation du mo teur, on obtient. le diagramme de la fig. 3 (courbes en traits continus), pour un régula teur travaillant entre les pressions choisies pi. p.,. Le degré d'irrégularité calculé en pour-cent du régime reste le même pour toutes les vitesses.
S'il s'agissait d'un moteur à vitesse moyenne constante et charge variable, le fonc tionnement du régulateur travaillant entrf: les mêmes pressions pi, p., serait représenté par ]'un quelconque des segments de la para- boue correspondant à la vitesse n déterminée, pour laquelle existe, comme on l'a vu, une section S également bien déterminée du pas sage calibré.
On voit facilement que pour régler un mo teur à vitesse moyenne constante et charge variable, il est. possible de faire varier la sec tion S du passage calibré pour avoir un degré d'irrégularité déterminé, par exemple au moyen d'une aiguille paraboloïdique solidaire du piston et susceptible de se déplacer dans un alésage circulaire, le profil à donner à cette aiguille pouvant être calculé par les re lations ci-dessus. Plus la poussée initiale ci. du ressort est grande, plus le paraboloïde se rapproche d'un cône (fig. 2).
Si, au lieu d'un paraboloïde ou d'un cône, ladite aiguille est cylindrique, la section S dit passage reste constante sur toute la course du piston, et le degré d'irrégularité pourra le lire sur le diagramme fig. 3. Dans ce cas, il est évident que l'aiguille peut être remplacée par un simple perçage de section S dans le piston, par exemple.
Ainsi, lorsqu'il s'agit de régler un moteur à vitesse moyenne constante et charge varia ble, il suffit de construire le régulateur selon le segment de parabole (fig. 2) correspon dant au régime demandé entre deux vitesses limites n déterminant le degré d'irrégularité exigé. A ces deux vitesses correspondent, comme on l'a vu, deux pressions p1, <I>p2</I> bien. déterminées, qui définissent elles-mêmes exac tement les caractéristiques a et b du ressort du régulateur.
Dans le cas d'un régulateur pour lm mo teur de traction, la section S du passage ca libré 12 doit varier avec la vitesse dit moteur, suivant les lois établies plus haut. Les pres sions pl et p2, respectivement les caractéris tiques<I>a,</I> b et y étant déterminées une fois pour toutes, on voit, d'après les fig. 2 et 3 qiie lorsque la section S du passage calibré est doublée, la vitesse du moteur est également doublée, mais que le degré d'irrégularité reste le même en pour-cent du régime de ro tation.
Si le degré d'irrégularité recherché, cal culé en pour-cent de la vitesse de régime, est le même pour tous les ré--iines, du ralenti à la vitesse limite maximum, il est évident qu'il suffira de faire varier, par un moyen quel conque, la section S du passage calibré 12 (fig. 1) pratiqué dans le piston 6, pour obte nir le réglage d'un moteur de traction.
La fig. 4 représente une forme d'exécution d'un tel régulateur. Elle comprend, comme le régulateur selon fig. 1, une pompe à engrenages 1 entraînée par le moteur à. régler, un bàti ', des conduits 3 et -1 amenant l'huile à. l'entrée clé la pompe 1, une chambre cylindrique a dans le bàti 2, un piston 6 et son. ressort 7, ee dernier prenant.
appui sur la paroi fermant la chambre 5 à sa partie supérieure, une tige q solidaire du piston F et commandant une panne 10, qui commande elle-même le pas sage du fluide alimentant le moteur par le conduit 11. Dans le fond du piston 6 est mé nagé un trou axial calibré 12 établissant une communication entre les deux faces de ce fond et par lequel passe l'huile fournie par la pompe. L'huile revient à la pompe par le conduit 13 communiquant avec le conduit :>. Ce dernier est en liaison avec un réservoir d'huile non représenté.
Le régulateur com prend en outre une aiguille 11 solidaire de l'accélérateur (non représenté) du 'moteur. L'aiguille 14 est capable de glisser dans l'un des fonds, 8, de la chambre 5 et se termine par une extrémité libre conique sur laquelle est monté un manchon 15 expansible. Ce der nier est constitué par un anneau fendu pré sentant une surface extérieure. de forme géné rale cylindrique et. une surface intérieure conique ayant la même conicité que l'ai -uille 11.
Le manchon est retenu à. sa partie inférieure par une bride 16 coopé rant avec une pièce 17 solidaire du bàti, de sorte que le manchon ne peut pas se déplace en direction axiale. Le iranchon 15 coopère avec le trou axial 12 percé dans le fond du piston 6.
Selon la position donnée à l'aiguille 14, le manchon 15 est plus ou moins écarté. On a ainsi le moyen de faire varier la section S du passage calibré annulaire constitué par l'espace compris entre 1.e trou 1'? et le man chon 15, cette section pouvant prendre toutes les valeurs possibles entre une section mini- mum correspondant à l'arrêt ou au ralenti du moteur et une section niaximtirn corres pondant à. la vitesse limite maximum.
Dans le dispositif ci-dessus, la section S du passage calibré, une fois déterminée par la position (le ].'aiguille 11, reste constante, quelle que soit la position du piston 6 relati vement. au manchon 1.5, puisque la. surface extérieure de ce dernier est de forme générale evlindrique. Si le moteur à régler exige des degrés d'irrégularité différents suivant les régimes, on donnera à l'extrémité libre de l'ai guille 14- la forme représentée aux fig. 5 à 7.
L'aiguille 14 comprend dans ce cas une partie cylindrique <B>1.8</B> coulissant dans le fond 8 de la chambre 5, une première portion conique 1.9, une deuxième portion conique 20, dont la, co nicité est. moins accentuée que celle de la pre mière portion 19, puis une dernière portion 21, cylindrique. Quand l'aiguille 14- est dans la position représentée à la. fig. 5, le manchon 1:, présente une surface extérieure conique, de diamètre décroissant de bas en haut.
Selon la variation du couple résistant, le piston fi se déplace relativement au manchon 1.5. Pour une diminution du couple résistant., la vitesse augmente, le piston fi se déplace vers le haut, la. section 8 du passage calibré croît, et le de gré d'irrégularité augmente.
La fig. 6 corres pond au cas de la fig. 4-, c'est-à-dire que dans ce cas, la section S du passage calibré est invariable pour toutes les positions du pistosr fi. Si, enfin, L'aiguille est dans la position. re présentée à la, fig. 7, le manchon 15 présente une surface extérieure conique de diamètre croissant de bas en haut.
Quand le piston :Î se déplace vers le haut, la section 8 du pas sage calibré décroît et le degré d'irrégularité diminue.
L'équilibre du régulateur sera, indifférent lorsque, pour une conicité déterminée du mari- ehon 15 selon fig. 7, le degré d'irrégularité sera égal à 0.
Les segments de parabole des vitesses 7i (fig. 2) seront remplacés alors par < les segments de droites parallèles à l'axe des pressions, tandis qu'à la fi-. 3, les segments paraboliques seront remplacés par des se- ments de droites parallèles à l'axe des y.
,i la conicité du manchon 15 selon fig. 7 est encore plus élevée, Je degré d'irrégularité est inversé (négatif) et le réglage s'opère en core de tout à rien, le démarrage s'effectuant avec la vanne 10 dans la position d'ou@-er- ture maximum du conduit. 11. Dans le cas d'un degré d'irrégularité négatif, toutes les positions possibles du régulateur sont, égaie- ment stables.
Le régulateur représenté à la fig. 8 est également destiné au réglage d'un moteur de traction, et il permet de modifier le degré d'irrégularité de l'appareil sans changer les caractéristiques a et b du ressort.
Il com prend une pompe à engrenages 1. entraînée par le moteur à. régler, un bâti 2, des conduits el .1 amenant. l'huile à l'entrée de la pompe 1, une chambre cylindrique 5 dans le bâti 2, un piston 6 glissant dans cette chambre et soumis à. l'action d'un ressort. 7 prenant appui sur la paroi fermant la chambre 5 (à sa. partie su périeure sur le dessin), une tige 9 solidaire chi piston.
6 et commandant une vanne 7.0, qui commande elle-même le passage du fluide ali mentant le moteur par le conduit 11. Dans le Fond du piston est ménagé un trou calibré 12?, a une certaine distance de l'axe du piston, établissant une communication entre les deux iaces de ce fond et par lequel passe l'huile fournie par la pompe. L'huile revient à la pompe par un conduit 13 communiquant avec le conduit 3. Ce dernier est en liaison avec un réservoir d'huile non représenté.
Le piston 6 présente un épaulement central 22 sur lequel est monté un volet 23 suscepti ble (le tourner autour d'un pivot 21 traver sant axialement le fond du. piston 6. Un res sort 25, monté sur le pivot 24, presse le volet. 2 2 contre l'épaulement 22 du piston. Le vo let, 23 est percé d'un trou 26 de même dia mètre que le trou 12, les deux trous étant en coïncidence exacte dans l'une des positions que peut prendre le volet. 23.
Ce dernier pré sente un prolongement 27 en forme de four che qui peut ,lisser, quand le piston 6 se dé- place dans la chambre 5, dans une fente '-'8 (fig. 10) d'un bloc 29 solidaire d'un axe 30 susceptible de tourner dans une pièce 8 cons tituant le fond inférieur de la chambre 5. i1 l'extrémité inférieure de l'axe 30 est montée aine manette de commande 31. En faisant tourner la manette dans son plan, on fait. tourner le volet. \?3 par rapport au fond du piston 6, par l'intermédiaire de l'ale 30, du bloc 29 et. du prolongement 27 du volet co opérant avec les bords de la fente 28.
On a ainsi la possibilité de modifier la section du passage calibré constitué par les trous l'? et 26.
L n bouchon 32 est fixé dans un évidement prévu dans la paroi latérale de la chambre 5, un joint. 33 assurant ].'étanchéité. Le bouchon 32 présente une cavité cylindrique dans la quelle est logée une pièce cylindrique 31, so Maire d'itn arbre 35, susceptible de tourner dans le bouchon 32. La pièce 34 présente une rainure 36 rectiligne disposée selon un de ses diamètres et dans laquelle peut se déplacer sans jeu appréciable un piton 37 fixé dans la; paroi latérale du piston 6.
A l'extrémité de L'arbre 35, coaxial avec la pièce 34, est fixé un levier 38 présentant une fente 39, le long de laquelle peut. glisser un piton 40 qui peut être immobilisé à volonté dans une position déter minée, par serrage sur le levier 38, an moyen (l'un écrou 41. La tête du piton 40 coopère avec une pièce 42 montée sur la manette 31, cette tête étant logée, sans jeu appréciable, dans une fente 43 de la pièce 42.
Quand on déplace la manette 31 pour faire varier la section (lu passage calibré 12, 26, comme on l'a vu plus haut, on produit en. même. temps une rotation de l'arbre 35, et on modifie ainsi l'inclinaison de la rainure 36 par rapport à, une génératrice du piston 6.
Quand le piston se déplace dans la chambre 5 pour prendre une nouvelle position d'équili bre, à la suite d'une variation du couple ré sistant, pour une -vitesse déterminée par la manette 31, le piton 37 du piston 6, qui est obligé de suivre la, rainure 36, fait tourner le piston autour de son axe propre par rapport au volet 23, le sens de cette rotation dépen- dant du sens d'inclinaison de la rainure 136 (voir fig. 9).
Si cette inclinaison est telle qu'elle provoque, pour une position déter minée de la manette 31, une augmentation de la section de l'orifice calibré 12, 26, pendant la course du piston de tout à rien pour la vanne 10, le degré d'irrégularité sera a n-- menté, et inversement. La variation du degré d'irrégularité peut être réglée à volonté erl déplaçant. le piton 40 dans la fente 39 du le vier 38.
On voit à. la fi-. 8 qu'une rotatio>> d'un angle donné de la manette 31 produit une rotation d'autant plus grande de l'axe 35, et par conséquent .de la rainure 36, que le piton 40 est fixé phis près de l'arbre 35.
Quand la manette 31 est placée brusqLie- ment. dans la position d'arrêt, qui réduit à Yéro la section du passage calibré 12, '?6, ?e piston 6 est repoussé très rapidement vers le haut dans la position de fermeture de la vanne 10, et la pression exercée contre le piston par l'huile fournie par la pompe 1 pourrait s'élever dangereusement. Pour évi ter suie surpression, il est prévu, dans le bâti 2,
un conduit de décharge 44- disposé de ma nière à relier entre elles la sortie et l'entrée de la pompe 1 lorsque le piston 6 ferme entiè- rement la vanne 10.
Le diagramme de la fig. 3 donne les courbes (en traits mixtes) représentant la flèche ;y du ressort. 7 (c'est-à-dire la course du piston 6) en fonction de<B>la</B> vitesse de ro tation du moteur, pour le régulateur à degré d'irrégularité variable décrit. en référence aux f ig. 8, 9 et 10.
Nous allons examiner plus en détail le fonctionnement de ce régulateur (voir fig. 11 à 16).
Lorsqu'il s'agit de régler un moteur de traction, le degré d'irrégularité demandé par le moteur à ses différents régimes dépend non seulement de l'inertie de la masse en ro tation. mais encore des caractéristiques de do- bit de la vanne d'admission ou. de la pompe d'alimentation lorsqu'il s'agit d'un moteur ii combustion. La stabilité du régulateur au ra lenti du moteur exige une vitesse de déplace ment du piston régulateur très inférieure à celle convenant. à la vitesse limite.
Autre ment. dit, il. faut que la. vitesse de déplacement (lu piston régulateur soit toujours sensible ment. proportionnelle à la vitesse du change- ment (le régime du moteur lors d'une varia fion du couple résistant.
h:n effet, si la vitesse de réaction. du régu lateur est plus grande que celle du moteur, le piston régulateur dépasse la position d'équi libre correspondant au nouveau couple résis tant, et. le piston oseille autour de cette posi tion d'équilibre suivant un mouvement pen dulaire entretenu.
Jusqu'ici,. on combattait ce mouvement pen dulaire par des mécanismes d'asservissement et des dash-pots placés entre le régulateur et la vanne d'admission. Ces moyens sont coû teux et encombrants, et s'ils permettent de résoudre le réglage des moteurs à. vitesse cons tante et charge variable, ils se compliquent beaucoup lorsqu'il s'agit de régler un -moteur (le traction.
La solution proposée ici est. indépendante de tout. asservissement ou mécanisme similaire, étant donné qu'elle permet, par exemple, de faire varier le degré d'irrégularité en fonc tion de la vitesse de régime considéré, de telle manière qu'au ralenti d'un moteur de trac tion, la course entière du piston régulateur s'opëre sur une grande .différence de régime, tandis qu'à la- vitesse limite maximum, la cou pure de tout à rien se fait pour Lin. écart de vitesse minime.
Nous avons vu que la. position de la ma nette 31 (actionnée par l'accélérateur) déter mine un régime de vitesse pour une section S du passage calibré, et que le degré d'irrégula rité donné par les caractéristiques a et b du ressort de rappel 7 est. constant à tous les régimes lorsque cette section S ne varie pas pendant la course de réglage du piston.
Par conséquent, en faisant varier la sec tion de passage S par une rotation plus ou moins grande du piston durant sa course de réglage, en fonction de la vitesse de régime déterminée par cette section, c'est-à-dire en fonction de la position de l'accélérateur, la stabilité du régulateur pourra être réalisée pour tous les régimes, quelles que soient L'inertie des masses en rotation du moteur et les caractéristiques de débit de la vanne d'ad mission ou de la pompe à combustible.
En règle générale: 1 La stabilité du régulateur au ralenti du moteur exige une vitesse de déplacement du piston régulateur très inférieure à celle convenant à la vitesse limite. Le degré d'irré gularité doit donc diminuer du ralenti à la. vitesse limite d'un moteur de traction.
211 Pour une section S quelconque du pas sage calibré, c'est-à-dire pour une vitesse de rotation déterminée par la position de l'accé lérateur, le degré d'irrégularité e est défini par l'expression
EMI0007.0023
où n1 est la vitesse de rotation de la. pompe dans la position Tout du piston régulateur et n,2 la vitesse de rotation de la pompe dans la position Rien du piston régulateur.
Cette expression permet d'obtenir n2 en fonction de n.i
EMI0007.0027
où le degré d'irrégularité e est exprimé en pour-cent (5 % = 0,05, 10 % = 0,10, 20 % = 0,20, etc.).
3 Nous avons vu précédemment (voir fig. 2) que pour un ressort de poussée initiale a et de constante du ressort b, et pour une course du piston régulateur y entre deux po sitions limites quelconques comprises entre les positions Tout et Rien , on a pour cha cune des sections S possibles du passage cali bré: la même pression pl lorsque le régulateur est dans la position limite voisine de la posi tion Tout ; la même pression p2 lorsque le régulateur est dans la position limite voisine de la posi tion Rien ;
une différence de vitesse dn <I>=</I> n.2 <I>-</I> n1 de la pompe entre les deux positions limites considérées, qui correspond à. un degré d'irré- G-irlarité constant, quelle que soit la section 8 du passage calibré, c'est-à-dire quelle que soit la vitesse de régime du moteur.
Nous allons -envisager, à titre d'exemple (fig. 17. à 16), comment on détermine les ca ractéristiques du rég2ilateur dans le cas d'un moteur de traction à quatre temps, dont la vitesse au ralenti doit être de 400 t/min et la vitesse limite ou maximum de 2400 t/min. Le rapport d'engrenage entre le moteur et la. pompe du régulateur étant de 2 :1 (moteur à.
quatre temps), la pompe aura une aitesse de rotation 7i de 200 t/min ail ralenti et de 1200 t/min au maximum. On pose aussi comme condition que le degré d'irrégularité e soit. de 50% au ralenti et de 5% à la vitesse maximum, e variant linéairement avec<I>ri.</I> entre ces deux limites.
Enfin, e reste constant et. égal à 50% quand on arrête le moteur, c'est- -dire quand 7i. varie de 200 t/min à 0.
On établit d'abord un diagramme (fig. 11) correspondant au diagramme de la fi-. 12 et donnant. 7i en fonction de p pour différentes sections 8 du passage calibré et pour rai degré d'irrégularité e = constante = 51/o. Ces cour bes, représentées en lignes mixtes, sont donc des segments de paraboles. Talles sont; tracées entre une abscisse
EMI0008.0043
correspondant à la position Tout. du régulateur t y --- 0), e t une abscisse
EMI0008.0045
correspondant. à. la position Rien (y = y).
La différence p>? -p1 représente donc aussi la course totale y de l'organe d'admission 10. En pratique, le réglage ne se fait pas entre les positions Tout et Rien , mais entre une pression p",, supérieure à pl et correspondant à. la. position maximum de l'organe 10 (c'est-à-dire assu rant l'admission maximum par le conduit 11.), et une pression p,, inférieure<I>à.</I> p2, et corres pondant à. la position ralenti de l'organe 10 (admission minimum).
On a. noté sur le dia gramme les verticales d'abscisses<B>p,,,</B> et<B>p,</B> ainsi que la. course p,", de l'organe 10 corres pondant<I>à</I> p", <I>-</I> p)1 et la course<B>il,</B> correspon dant - à p,. - p1. La course réelle de l'organe 10 permettant d'assurer le réglaa'e est égale à la différence f,. - y",.
Différentes positions de L'organe d'admis- sion 10 sont notées sur le diagramme de la fi").. 11: le point. -1 correspond à la position au ra lenti à. vide (-y <I>= y,.,</I> h <I>=</I> p,, <I>n</I> - 200 t/min) le point 13 correspond à la position pour la. vitesse limite en pleine charge @@ <I>=</I> p"" 7i - 1200 t/min) le point.
C correspond à la position en survitesse <I>(y =</I> -y,, 1) <I>=</I> p,, <I>n</I> = 1260t/rnin), cette survitesse étant déterminée par 1a for- mule
EMI0008.0082
Le point C définit la position de l'organe 10 et la vitesse du moteur à. vide lorsque l'accélérateur est au maximum. Cette posi tion est. en général très voisine de celle du ralenti.
Nous l'avons confondue avec le ra- lenti pour ne pas compliquer le diagramme. lies points B et C correspondent. donc au de gré d'irrégularité e demandé en coupure à la vitesse limite.
La courbe représentant ii en fonction de 1) pour le cas réel envisagé se confond avec la courbe en ligne mixte B-C, puisque ces deux courbes correspondent au même degré d'irr@é- 5-#-rilarité e = 0,05.
Les courbes représentées en traits pleins sur le dia.gramrne (fi='. 11) sont déterminées, depuis la vitesse<B>n</B> envisa@,ée pour la pression p"" par le degré d'irrégularité correspondant à cette vitesse.
Le diagramme de la. fig. 1.2 donne e en fonction (le 7i. Puisqu'on admet: qu'e varie linéairement avec @i,
la courbe est une droite passant par le point d'ordonnée 50% et d'abscisse 200 et par le point d'or- donnée 51/o et d'abscisse 1'00.<I>Ce</I> clias--rarirme permet.
de lire la valeur d'a pour toute valeur ,de 7i. Les différentes valeurs d'e sont repor- tées sur le diagramme de la fi-. 1l pour les vitesses n correspondantes.
En particulier, pour ii = 200 (point. D du diagramme fig. 11), on a un degré d'irré#;
ula- rité e = 50%. La courbe réelle\ en trait plein passant par D coupe la ligne d'abscisse 1)r en un point F dont l'ordonnée n.Z est
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Les courbes en traits pleins sont tracées d'après la loi de variation de S en fonction de la course du piston, qui découle de la cons truction.
Pour obtenir un régulateur remplissant les conditions ci-dessus, on procède de la ma nière suivante: 1" On choisit. selon la fie. il un ressort de rappel 7 dont les caractéristiques<I>cc</I> et<I>h</I> don nent. un degré d'irrégularité constant et égal à celui exigé pour la vitesse limite, soit e = 50/0 (cela pour simplifier les calculs-).
La rainure 36 déterminant le degré d'irré gularité (fie. 8) est. alors verticale lorsque la manette 31 de l'accélérateur est dans la posi tion de vitesse limite.
2^ Le ressort étant ainsi déterminé, on re porte sur le diagramme de la fig. 11 les posi tions Tout et Rien du piston régulateur et les points caractéristiques -1, B et (Y du réglage cherché.
La coupure à pleine charge a le degré d'irrégularité demandé, e = 50!o. lia section S du passage calibré reste donc inchangée. La survitesse au point l' est, comme on l'a vu, égale à 1200 t/min.
3 Le degré d'irrégularité demandé au ra lenti, f = 500/0, détermine, comme on l'a noté plus haut, le point F. du diagramme, corres pondant. à une vitesse de 333 t/min, au lieu de 210 t/min que donnerait le ressort du ré gulateur en survitesse au ralenti (200 t/min, e = 5%), si le piston ne tournait pas autour de son axe.
-1 On lit sur le diagramme fig. 11 les sec tions SD et SE du passage calibré correspon dant aux points D et F. Pour plus de préci sion, ces sections peuvent être calculées par les formules:
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les Q et les V étant respectivement les débits et les vitesses au niveau du passage calibré pour les vitesses de rotation it, correspon dantes.
La. valeur SD représente la. section du pas sage calibré qui donne an moteur une vitesse de -100 t/min (pompe 200 t/min), pour le cou ple maximum à cette vitesse (admission maxi mum y",).
Pour que le degré d'irrégularité e = 50% soit réalisé à, cette vitesse, il faut que, sans modifier la position de l'accélérateur, le pis ton régulateur occupe la position y, pour la vitesse n. = 333 t/min de la pompe lors que le moteur est. entièrement déchargé. Pour obtenir ce résultat, il faut que la section du passage calibré augmente depuis la valeur SD au fur .et à mesure que le mo teur est déchargé, jusqu'à la valeur SE atteinte quand le moteur tourne à vide.
Comme nous J'avons expliqué, cette augmentation de sec tion est réalisée en faisant tourner le piston par rapport au volet 23 (fig. 8) qui garde une position angulaire invariable pendant L'opération.
Il s'agit maintenant de déterminer l'angle de rotation du piston ou le pas de son mouve ment hélicoïdal ou, mieux encore, l'angle e correspondant de la rainure 36.
La fig. 13 représente schématiquement, les différents organes du régulateur selon fig. 8 à 10, dans la position qu'ils occupent pour le point D du diagramme de la fig. 11 (pleine charge, 200 t/min, e = 50%). La position res- pective du trou 12 du fond du piston 6 et du trou 26 du volet 23 est représentée à grande échelle à la gauche de la figure.
Les centres de ces trous sont. indiqués respective ment par OD et 0, et leur distance commune à. l'axe du piston par R. Les deux trous ont un même diamètre r. Le passage calibré a la section SD (représentée par une surface hachu rée).
S D représente la surface d'un segment de 2 cercle de rayon r pour une flèche f. La sur face SD étant connue (d'après le diagramme de la fig. 11), une table des circonférences permet. de trouver f. La distance<I>l = 2r</I> -2f entre les centres OD et 0 est. la eorde du cercle de rayon R correspondant à l'angle al) com pris entre les positions respectives des centres OD et 0 relativement à l'axe du piston 6. On a
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qui permet d'obtenir aD.
Les mêmes calculs pour la section Sr<B>,</B> (fig. 14, correspondant au point E, vitesse 333 t/min, à vide) permettent d'obtenir l'an gle aF.
Par conséquent, le piston 6 doit tourner autour de son axe d'un angle çp <I>=</I> aD <I>-</I> aE en passant de la position D pleine charge à 200 t/min) à la position E (marche à vide à 333 t/min), la section du passage calibré augmentant de SD à<B><I>SE.</I></B>
Cet. angle 99 ainsi calculé définit une corde ni sur le cercle de rayon Q (fig. 13) du point de contact entre le piton 37 et la rainure 36. On a
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L'angle e entre l'axe de la rainure 36 et l'axe du piston 6 pour le degré d'irrégularité e = 50% est alors donné par l'expression
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où îc = ;y, <B><I>-</I>y,,,</B> est la course du piston entre le point D (pleine charge, 200 t'min) et le point E (marche à vide, 333 t/min).
En coupure, à la vitesse limite de 1200 t/min, la rainure 36 est verticale (e = o), et la section de l'orifice calibré ne change pas du point. B au point. C. On a donc SP = Se (voir fig. 15 correspondant au point B, et fig. 16 correspondant au point C). Le degré d'irrégularité demandé (e = 5%) est donné par le ressort de rappel 7.
Pour augmenter progressivement le degré d'irrégularité de 5% pour 1200 t/min à. 501/o pour 200 t/min, on règle les deux positions limites du volet 23, indiquées par DÎ (maxi mum) et R (ralenti) sur les fig. 13 à 16, au moyen de butées réglables (non représentées) limitant le mouvement de la manette 31 de commande de l'accélérateur (fig. 8, 13 et. 15), de manière que les positions :
11 et R de cette manette soient symétriques par rapport à 1-'axe de la rainure 36 quand celle-ci est ver ticale. Ces deux positions forment entre elles un angle 8. La longueur active du levier 38 (fig. 8, 13 et 15) est déterminée par réglage de la position du piton .10, de manière qu'à cet. angle d de la manette 31 corresponde un angle e. du levier 38 et, par conséquent, de la rainure d'irrégularité 36.
Les valeurs de l'angle e sont données par le diagramme de la<U>fi,-</U> . 1?. Supposons que dans l'exemple choisi, le calcul donne pour e une valeur de 30 pour le degré d'irrégularité e = 50 %, à la vitesse au ralenti 7i = 200 t./min (point. D).
On a vu que e varie entre cette valeur et la. valeur 0 (rainure 36 verticale) pour la vitesse limite de 1200 t/min (e = 5% [point B] ). La courbe donnant e en fonc tion de n est donc une droite passant par les deux points ainsi déterminés. On a noté en abscisses les sections S correspondant aux dif- férentes vitesses n. (voir diagramme fis. 11).
En tournant l'organe 31 portant la, rai nure 36 dans le sens de la diminution du de gré d'irrégularité, lorsque n2-nl = 0, l'équi libre du régulateur est indifférent et aucun réglage du moteur ne peut être réalisé.
En tournant davantage cet organe, ii., devient alors plus petit. que %, ce qui vent dire que S. Rien est. phis petit que S'i Tout . Le degré d'irrégularité est alors né gatif et toutes les positions du régulateur sont de nouveau stables.
Le degré d'irrégularité doit être soit, po sitif, soit négatif, mais ne peut. être positif dans une partie dit réglage de la course du piston 6 et négatif dans l'autre.
0n remarquera que, dans les exemples dé crits, le réglage s'opère, contrairement à L'usage, de Tout à Rien . Lorsque le mo teur est arrêté, l'alimentation est maximum. Ceci peut sembler paradoxal au premier abord. mais Correspond exactement aux exi gences du moteur qui, au démarrage, de mande l'admission massive. Dès la mise en marche du moteur, l'action du régulateur intervient en diminuant le débit donné par la position Tout. , pour régler son régime sui vant la position de l'accélérateur. Dans le cas des moteurs Diesel, la pompe du régulateur étant utilisée comme pompe d'alimentation de la pompe d'injection, aucun accident. ne peut se produire.
S'il se produisait une rupture du régulateur, le moteur s'arréterait.