DISPOSITIFS COMPLEMENTAIRES 1. Dispositifs d`avance à l

Moteurs thermiques
Chapitre III
18/10/04
DISPOSITIFS COMPLEMENTAIRES
1. Dispositifs d'avance à l'injection
Nous avons remarqué que l'inflammation du combustible pulvérisé n'est pas
immédiate, mais demande un "délai minimal", lui-même variable en fonction de divers
paramètres.
Par rapport au déplacement du piston moteur, il se produit donc un retard à
l'inflammation dont la valeur augmente, en degré vilebrequin, avec la vitesse de
rotation.
Pour compenser ce retard, il est nécessaire de déplacer le point d'injection vers
l'avance, au fur et à mesure de la montée en régime du moteur diesel.
On définit deux types d'avance à l'injection :
•
Avance initiale :
•
Avance automatique proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur.
calage statique angulaire de la pompe d'injection,
1.1. Avance en fonction du régime de rotation
C'est la version la plus rencontrée, soit à commande hydraulique, intercalée entre
l'entraînement moteur et l'arbre à cames de la pompe d'injection en ligne, soit à
commande mécanique (force centrifuge agissant sur des masses ou à pression
d'huile).
1.1.1. Variateur d'avance à masselottes
L'avance
centrifuge
se
compose
essentiellement d'un plateau portemasselottes dont le débattement, sous
l'effet de la force centrifuge, est limité
par un boisseau d'avance lié directement
au moyeu.
Le fonctionnement du dispositif est
classique.
Sous l'effet de la force centrifuge, les
deux
masselottes
s'écartent
progressivement.
Le déplacement du galet de masselottes
est communiqué au boisseau d'avance
dont la position angulaire par rapport au
plateau porte-masselottes varie et
provoque l'avance à l'injection désirée.
Fig.14.1. Variateur d'avance à masselottes
ITC/GIM
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1.1.2. Variateur à excentriques
Ce variateur, de conception mécanique peu différente du modèle à masselottes,
fonctionne sur le même principe.
Les paires d'excentriques sont emboîtées dans le sabot d'avance et guidées par
les bossages du boîtier.
Les masselottes comportent des pivots venant se loger dans les alésages des
excentriques d'avance et reçoivent des ressorts par paire.
La force centrifuge écarte les masselottes vers l'extérieur et provoque la
rotation des excentriques. La position du moyeu est ainsi modifiée par rapport
au boîtier.
Fig.14.2. Variateur à excentriques Bosch
1.2. Avance en fonction de la charge et du régime
Il est de plus en plus fréquent de rencontrer cette combinaison sur les nouveaux
équipements avec pompes en ligne, l'assistance de l'électronique permettant
l'optimisation instantanée du point d'injection.
Le schéma ci-dessous nous présente un système de commande de l'avance
hydraulique à pilotage électronique :
Fig.14.3. Système de commande de l'avance à pilotage électronique
ITC/GIM
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2. Régulation
2.1. Fonctions assurées par le régulateur
Les moteurs diesel fonctionnent généralement avec un excès d'air (sauf en pleine
charge).
En cas de modification de la charge appliquée à ces moteurs, il est nécessaire de
faire varier également la quantité de combustible injecté, afin que la vitesse de
rotation ne varie pas en dehors des limites fixées par le constructeur.
Le régulateur doit adapter le dosage du carburant refoulé par la pompe d'injection
suivant différents paramètres :
-
la position du levier de commande (accélérateur),
la constitution du régulateur,
la vitesse de rotation du moteur,
la valeur du débit maximal de plein charge,
la valeur du débit de démarrage, en fonction de la température moteur,
la correction du débit en fonction de la vitesse,
la pression de suralimentation,
la pression atmosphérique,
les températures d'air et de combustible.
2.2. Principaux types de régulateurs
On distingue les régulateurs :
• à commande mécanique par masselottes ou billes (régulateurs centrifuges),
• à commande pneumatique, à dépression,
• à commande hydraulique par pompes à engrenages,
• à assistance électronique (pour groupes électrogènes et certains véhicules
routiers).
2.2.1. Régulateurs centrifuge mini-maxi
Ils ont pour fonction de limiter la vitesse maximale du moteur et de stabiliser le
régime de ralenti avec une plage non régulée entre ces deux vitesses.
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9.
Tige de réglage
Levier de réglage
Levier de commande
Coulisseau
Axe d'acticulation
Masselotte
Axe
Guide
Chape de liaison
Fig.14.4.Régulateur Bosch mini-maxi, type RQ
ITC/GIM
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Principe :
•
Ralenti ou Mini :
Il maintient le régime moteur pour lequel il a été prévu en faisant varier de
quelques cm3 le débit de la pompe d'injection (lorsque aucune charge n'est
appliquée à ce moteur) et empêche le moteur de caler lorsque l'on relâche
l'accélérateur.
•
Maxi :
Il coupe le débit de la pompe d'injection en ramenant la tige de réglage à zéro.
Il empêche donc le moteur de tourner au-delà de la vitesse maximale prévue
par le constructeur.
•
Entre ces deux vitesses :
C'est la plage "non régulée", la commande de la pédale d'accélérateur agit
directement sur le débit de la pompe en actionnant la tige de réglage, mais sans
toutefois pouvoir dépasser le réglage maxi du débit.
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Cuvette de ressort intérieur
Cuvette de ressort extérieur
Ecrou de réglage
Ressort de ralenti
Ressort de vitesse maximale
masselotte
Course de ralenti
Course de régulation de
vitesse maximale
Fig.14.5. Les différentes positions des masselottes
Fonctionnement :
ITC/GIM
•
Mise en marche du moteur :
Il faut placer la tige de réglage (1) en position de démarrage. Les masses (6)
étant au repos, manœuvrer le levier de commande extérieur (3) vers la position
maxi. Le coulisseau (4) descend alors en basculant le levier (2) vers le débit
maxi.
Le ressort de la butée élastique, étant plus faible que les ressorts dans les
masses, s'écrase et permet ainsi à la tige de réglage d'aller en position "débit de
démarrage".
•
Régulation au ralenti :
Dès que le moteur est démarré, amener le levier de commande (3) en position
"ralenti" (butée réglable (7) à adapter sur le véhicule). Le conducteur doit
régler cette butée afin d'obtenir une vitesse de rotation au ralenti compatible
avec le régulateur. Celui-ci agit alors pour maintenir le moteur à la vitesse
correspondante.
La course des masses (6) au ralenti est de 6 mm (A) qui correspond à 8 mm
environ de déplacement de la tige de réglage (rapport 1/1.35).
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Fig. 14.6. Position des masses au ralenti
•
Régime d'utilisation en charge (plage non régulée) :
Le conducteur déplace le levier de commande (3) vers la butée maxi, le
coulisseau (4) descend et bascule le levier (2), poussant ainsi la tige de réglage
(1) vers le débit. Le moteur s'accélère et les masses viennent en butée sur les
coupelles inférieures des ressorts de vitesse.
Ces ressorts ayant une tension préalable calculée pour résister à la force des
masses jusqu'à la coupure, celles-ci restent fixes. Tout déplacement du levier
de commande (3) agit donc directement sur la tige de réglage (1).
•
Limitation de la vitesse maxi :
Lorsque la force des masses (6) devient prépondérante par rapport au tarage
des ressorts de vitesse (plus le ressort de ralenti), les masses s'écartent et
parcourent la course de régulation maxi "B" = 5 mm. La pièce d'articulation (5)
est tirée vers l'avant, emmenant le bras de levier (2) qui pivote sur l'axe du
coulisseau (4). La tige de réglage (1) est alors tirée vers l'arrière, soit vers le
débit nul.
Fig.14.7. Position des masses à la vitesse maxi
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2.2.2. Régulateurs pneumatiques
Principe :
Le déplacement de la crémaillère est lié à celui d'un diaphragme, et celui du
diaphragme dépend de la dépression créée par le passage de l'air dans un
venturi situé à la sortie du filtre à air.
Ce régulateur comprend :
- une chambre à diaphragme
(membrane),
- un ressort taré qui s'oppose au
déplacement du diaphragme,
- un stabilisateur de ralenti,
réglable,
- un levier de stop commandé de
l'extérieur et agissant sur une
tige de réglage pour arrêter le
moteur,
- une butée de pleine charge et de
surcharge,
- un ensemble venturi avec
papillon anti-retour.
Fig.14.8. Régulateur pneumatique
Fonctionnement :
La dépression dans la chambre étanche dépend :
-
de la vitesse de l'air dans le venturi,
de la vitesse de rotation du moteur,
de l'ouverture du papillon anti-retour.
Pour une position de ce papillon, à une certaine vitesse du moteur, correspond
une dépression donnée dans la chambre étanche du régulateur. Si le régime du
moteur croît, la dépression augmente et le déséquilibre de pression sur le
diaphragme est rétabli par le ressort. Le diaphragme se déplace alors vers la
droite et entraîne avec lui la tige de réglage vers la diminution de débit.
Si le moteur ralentit, la dépression diminue jusqu'à ce que la membrane soit à
nouveau en équilibre.
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2.2.3. Régulateur combiné (pneumatique + mécanique)
Cette variante permet de garantir une vitesse maximale du moteur correcte, en
cas d'incident prévisible sur le régulateur pneumatique par manque d'étanchéité
du circuit en dépression (membrane percée, fuites aux raccords ou tuyauteries,
...).
Le régulateur mécanique à masselottes comporte un ressort dont la tension
initiale est ajustée à l'aide d'une butée. Ce régulateur mécanique est un limiteur
de régime maximum.
Fig.14.9. Régulateur combiné type RBD
2.2.4. Régulation électronique
Aucun dispositif d'entraînement et aucune source de pression ne sont
nécessaires pour le fonctionnement de ces ensembles, mais simplement une
source d'alimentation de 10 à 35 volts (courant continu).
Un capteur magnétique (C), fixé sur le carter volant moteur, transmet un signal
électrique (vitesse moteur) variable, en fonction du défilement de la couronne
dentée du volant devant ce capteur.
Le boîtier électronique compare ce signal (fréquence variable) à une fréquence
fixe, déterminée selon le réglage du potentiomètre de vitesse et de la position
de l'interrupteur (ralenti ou vitesse maxi).
Après prise en compte des réglages demandés (statisme, débit, ...) et
éventuellement des signaux additionnels (possibilités de sécurités, température
de l'eau, survitesse, autre groupe en parallèle, ...), un amplificateur de puissance
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transmet à l'actuateur la position mécanique que celui-ci doit prendre (position
de la tige de réglage de la pompe d'injection).
Fig.14.10. Système de régulation électronique
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