"Procédé de régulation de sécurité pour limiter la température d'un fluide à une valeur supérieure prédéterminée et dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé".
La présente invention a pour objet, d'une manière générale, un procédé de régulation permettant de limiter la température d'un fluide à'une valeur supérieure prédéterminée ; elle vise en outre les dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Un objet plus spécifique de la présente invention consiste en l'application desdits procédés et dispositifs à la limitation de la température d'échappement d'un moteur à combustion interne
<EMI ID=1.1>
anormale ; cette application vise tout bien les moteurs à explosion que len moteurs type Diesel et, dans un mode de réalisa- <EMI ID=2.1>
de combustible, type Diesel..
Dans certains cas, par exemple lorsqu'une locomotive Diesel traverse un tunnel, le moteur aspire de l'air brûlé se trouvant
à une température plus élevée que dans le cas d'un trajet à l'air libre, de sorte qu'il se produit Une élévation anormale de la température des gaz d'échappement, avec risque concomitant de détérioration d'organes du moteur. On conçoit donc qu'il est
<EMI ID=3.1>
la température d'échappement à sa valeur maximale admissible et ce, quelle que soit la cause de l'élévation anormale de la température d'échappement.
Le procédé de la présente invention permet de résoudre l'inconvénient précité.
Ce procédé est du type comportant la détection de la température du fluide et la commande d'un servo-moteur asservi à cette température et agissant sur un organe de réglage d'un paramètre conditionnant ladite température et il est caractérisé en ce
qu'il consiste à effectuer la détection de telle sorte que l'on obtienne un déplacement d'un élément mobile par dilatation d'un liquide amené à une température variant dans le même sens que la température détectée et à transmettre ledit déplacement, par un circuit hydraulique-relais, à un vérin hydraulique constituant
ledit servo-moteur.
Le dispositif de régulation de sécurité pour la mise en oeuvre de ce procédé est du type comprenant'un organe directeur forçant capteur ou détecteur mesurant la température du fluide et co=an-
<EMI ID=4.1>
ture, ce dispositif étant caractérisé en ce que : - ledit organe directeur est un dilatomètre formé par une capacité remplie d'un liquide à point d'ébullition et à coefficient de dilatation élevé, ladite capacité comprenant un réservoir et une tubulure montée en dérivation sur ledit réservoir et dont une partie est située au sein du fluide dont la température est à mesurer, ledit organe directeur comprenant un élément, formant vérin, déplaçable sous l'action de la dilatation du fluide ;
- il comprend un circuit hydraulique-relais relié d'une part à ce dilatomètre et d'autre part audit servo-moteur ;
- ledit servo-moteur comprend un vérin hydraulique dont <EMI ID=5.1>
et agit sur l'organe de réglage précité.
Selon une caractéristique de la présente invention, la tubulure précitée fait communiquer entre elles la partie inférieure et la partie supérieure du réservoir précité, de telle sorte qu'il s'établisse par un effet de thermo-siphon une circulation de liquide dans ladite capacité et que la température dudit liquide suive
le plus étroitement possible les variations de la température
dudit fluide .
Selon une autre caractéristique de l'invention, les vérins précités sont du type à déplacement rectiligne ; en d'autres termes l'élément déplaçable du dilatomètre est constitué par un pistor.,
de même que l'élément mobile du vérin hydraulique du servo-moteur.
Conformément à une réalisation particulièrement avantageuse, le circuit hydraulique-relais précité constitue un circuit d'amplification de déplacement, ce qui est obtenu en donnant au piston du dilatomètre ou piston amont une plus forte section transversale qu'au piston du vérin du servo-moteur ou piston aval.
Lorsqu 'on applique la présente invention à la régulation de la température d'échappement d'un mo-Seur à combustion interne, on place le réservoir précité à l'extérieur du conduit d'échappement et à proximité immédiate de celui-ci, en disposant la tubulure de dérivation de telle sorte que la partie dû celle-ci qui doit détecter la température du fluide soit située à l'intérieur du conduit d'échappement, et on relie l'organe de réglage du servomoteur aux moyens de commande du débit de combustible amené au moteur, de telle sorte que ce débit soit réduit dès que la température d'échappement tend à dépasser la valeur, prédéterminée jugée anormale.
On remarquera que cette diminution du débit de combustible est obtenue, dans le cas de la présente invention, indépendamment de
la volonté du conducteur du moteur et qu'elle peut même éventuellement s'effectuer contre la volonté de celui-ci.
Ainsi, dans le cas d'une élévation anormale de la température d'échappement du moteur, on dispose d'un moyen permettant de diminuer automatiquement la quantité de combustible amenée au moteur de façon à faire décroître la température jusqu'à une valeur normale et ce, sans intervention du conducteur du moteur:
- un circuit hydraulique-relais d'amplification de déplacement dont l'une des extrémités est fermée par le piston précité, ciaprès nommé piston amont, et dont l'autre extrémité est fermée par un autre piston, de plus faible section, ci-après dénommé piston aval, de telle sorte que ce dernier subisse un grand déplacement lorsque le piston \mont subit un petit déplacement sous action de la dilatation du liquide de la capacité précitée ;
et
- des moyens mécaniques de transmission du déplacement du piston aval précité aux moyens de commande de débit de combustible amené au moteur.
Un dispositif du type précité permet d'obtenir :
- un effort important pour actionner les moyens de commando de débit de combustible amené au motrur, quelle que soit la puissance de celui-ci ; dans le cas d'un gros moteur Diesel, cet effort devra pouvoir atteindre plusieurs dizaines de kilogrammes afin de pouvoir agir sur les crémaillères des pompes d'injection afin de déplacer celles-ci malgré la résistance des moyens d'accouplement élastique et éventuellement contre la volonté du conducteur du moteur ;
- un déplacement assez grand du piston aval, par exemple de l'ordre de 50 mm, ce qui assure une bonne sensibilité ;
- un minimum de jeux mécaniques, ce qui élimine la nécessite d'une amplification du déplacement au moyen d'un levier ;
- une insensibilité aux vibrations ;
- une constance de temps de valeur moyenne, laquelle est éventuellement réglable, de façon à éviter des oscillations.
Selon une caractéristique de la présente invention, le
réglage de la constante de temps peut être obtenu en prévoyant
un robinet ou vanne de réglage du débit d'écoulement du liquide précité dans la tubulure mentionnée plus haut ; par ailleurs, on pourra éventuellement modifier cette constante de temps, d'un moteur à un autre, en utilisant des tubulures de sections différente; sur les différents moteurs ; on pourra aussi, sur un moteur déterminé prévoir éventuellement le remplacement d'une tubulure
par une autre de section différente, ou de profondeur d'immersion différente.
Le liquide de la capacité formant le dilatomètre doit avoir
<EMI ID=6.1>
élevé que possible, la glycérine pure étant particulièrement adaptée à cet usage, en raison du fait qu'elle remplit non seulement les conditions précitées, mais aussi par le fait qu'elle est
<EMI ID=7.1>
par suite de l'échauffement du liquide contenu dans la partie de <EMI ID=8.1>
siphon à travers le réservoir du dilatomètre, dans des conditions telles qu'il s'établit, au bout d'un certain temps, un état d'équilibre thermique pour chaque température d'échappement et
que le volume de liquide contenu dans la capacité du dilatomètre augmente.
Selon une caractéristique de la présente invention, le piston aval ou piston récepteur agit directement sur les moyens de commande du débit de combustible ; dans le cas d'un moteur Diesel, ceci pourra être par exemple obtenu par simple appui dudit piston aval sur le levier de commande collective des pompes d'injection.
Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection de combustible type Diesel, qui est plus particulièrement visé par
la présente invention, les moyens de commande du débit de combustible étant constitués, de façon en soi connue, par le levier de commande collective et la tige de commande collective des différentes crémaillères des pompes à injection un régulateur du régime du moteur en fonction de sa charge et un lien ou accouplement élastique de sécurité placé entre ce régulateur et ledit levier de commande collective, la transmission du déplacement du piston aval précité auxdits moyens de commande du débit, lors d'une élévation anormale de la température d'échappement, pourra s'effectuer malgré la résistance résultant d'une action de sens contraire éventuellement exercée par le conducteur du moteur et la résistance offerte par ledit accouplement élastique. Cette dernière possiblité pourra
par exemple être obtenue si le piston de l'accouplement élastique préci-. comprend un premier élément relié_au régulateur et un second élément relié au levier de commande collective précitée,
ces deux éléments, étant susceptibles.de se replacer l'un par ramper'-
<EMI ID=9.1> qui est permise n'est pas atteinte, ces deux éléments pcurr&nt,
<EMI ID=10.1>
sur ledit second élément, ce qui permet le fonctionnement normal
du régulateur agissant sur ledit premier élément ; au contraire lorsque la température maximale d'échappement est atteinte, le second élément pourra se déplacer, par l'intermédiaire du levier
de commande collective précitée spus l'action exercée, directement ou indirectement, par le piston aval sur ledit levier de commande, dans des conditions telles que le régulateur soit inopérant.
Bien entendu, l'invention concerne également les moteurs à combustion interne, notamment les moteurs à injection de combustible. et plus spécifiquement les moteurs type Diesel, qui sont équipes
du dispositif ou qui mettent en oeuvre le procédé de la présente invention.
D'autre caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description ci-après, donnée à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente un schéma de principe de la présente invention ;
- la figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif de la présente invention, appliqué au cas d'un moteur Diesel.
En se référant à la figure 1 on voit qu'un dispositif de régulation de la température d'échappement d'un moteur à
combustion interne, conforme à la présente invention, comprend un dilatometre 1 formé d'un réservoir 1a et d'une tubulure 1b reliant
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
piston amont 2 par un piston récepteur ou piston aval 4, le dispositif comprenant en outre des moyens mécaniques de transmission. du déplacement du piston 4 aux moyens de commande du débit du combustible amené au moteur.
<EMI ID=13.1>
l'intérieur du conduit d'échappement d'un moteur représenté ici schématiquement en 5-; cette tubulure 1b comporte un robinet de réglage de débit 6 ; l'ensemble de la capacité dudit dilatomètre formé par le réservoir 1a et la tubulure 1b, contient un liquide à haut point d'ébullition,et à coefficient de dilatation aussi élevé que possible. Un tel liquide peut être par exemple constitué par de la glycérine pure, qui est une substance chimiquement neutre vis-à-vis des matériaux avec lesquels elle est en contact dans le présent dispositif.
Le circuit hydraulique 3 est constitué par une canalisation principale 7 comprenant à chacune de ses extrémités, un vérin 8
ou 9, dont les pistons sont respectivement les pistons 2 et 4, cette canalisation étant reliée par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 10 à une réserve 11 de fluide hydraulique.
<EMI ID=14.1>
mission pouvant être éventuellement réduits à la seule tige 4a de piston, les moyens de commande du débit du combustible, par exemple le levier de commande des pompes d'injection d'un moteur Diesel.
Le dispositif de la figure 1 fonctionne de la manière suivante La section 1b' située dans le conduit d'échappement 5 s'échauffe lors de la mise en route du moteur, de telle sorte que le liquide y contenu voit sa température devenir supérieure à la température du réservoir 1a ; il s'établit par conséquent une circulation entre cette tubulure et ce réservoir, par un effet de thermo-siphon. Un état d'équilibre s'établit avec obtention d'une température, à l'intérieur du réservoir 1a, dépendant de la
<EMI ID=15.1> que les déplacements du piston 2, par suite de la dilatation thermique'du liquide du dilatomètre 1, sont faibles et sans effets sur les moyens de commande du débit de combustible amené au moteur, tant que la température d'échappement ne dépasse pas une valeur jugée anormale. Toutefois, lorsque cette valeur est dépassée, la dilatation du liquide dans le dilatomètre, et par conséquent les déplacements des pistons 2 et 4, sont tels que les moyens de commande du débit de combustible sont actionnés de manière à ralentir ce débit, par exemple de la manière qui sera indiquée ciaprès à propos de la figure 2.
On remarque que le circuit hydraulique 3 permet une amplification du déplacement des organes mobiles par le fait que, dans un mode de réalisation préféré de la présente invention,
comme représenté sur la figure 1, le piston récepteur ou piston aval 4 possède une plus faible section, et est par conséquent soumis à un déplacement plus important que le piston moteur cu piston amont 2.
Bien entendu, dès que la température dans le conduit d'échappement 5 redescend au-dessous de la valeur jugée anormale, la contraction thermique du liquide contenu dans le dilatomètre a
pour effet de ramener les pistons 2 et 4 à leur position d'équilibre. grâce à l'action de moyens de rappel appropriés, de préférence à
4b l'action d'un ressort de rappel agissant sur le piston 4 du vérin 9.
La constante de temps du dispositif peut être réglée en actionnant le robinet de réglage 6 (diminution du temps de réponse ou constante de temps par augmentation de la section de passage du
<EMI ID=16.1>
On retrouve sur la partie de droite de la figure 2 les mêmes éléments que sur "la figure 1 , à savoir le dilatomètre 1 , le vérin 8, le circuit hydraulique 3, le véri�: 9 et le conduit d'échappement <EMI ID=17.1>
dans.la partie du conduit d'échappement 5 .qui constitue la sortie d'échappement 5a de la turbine 5b habituellement placée dans le système d'échappement des moteurs Diesel.
Les moyens de réglage et de commande du débit du combustible amené au moteur sont ici représentés schématiquement par le levier de commande collective 12, la tige de commande collective 13 et l'une des crémaillères, 14, de l'une des pompes d'injection, ici
la pompe d'injection 15 ; bien entendu, de manière en soi connue
la tige de commande 13 entraîne l'ensemble des crémaillères des différentes pompes d'injection, de façon à pouvoir modifier le débit d'injection de combustible.
On a aussi représenté sur cette figure un régulateur automatique 16 du régime du moteur, lequel agit, par l'intermédiaire d'un accouplement élastique représenté par la référence générale
17, sur l'extrémité du levier de commande 12 qui est située à l'extrémité dudit levier reliée à la tige de commande 13 ; le piston 18 qui transmet la commande de_régulation du débit de combustible dictée par le régulateur 16 se compose ici d'un
premier élément 18a susceptible de coulisser dans un second
élément 18b contre lequel prend appui le ressort 19, la transmission de la régulation se faisant par l'intermédiaire de la tige 20 articulée d'une part sur le second élément 18b et d'autre part sur l'autre extrémité 21 du levier de commande 12 opposée à l'extrémité
22 sur laquelle s'articule la tige de commande 13.
L'action régulatrice du dispositif de la présente invention lorsque la température d'échappement a dépassé une valeur jugée anormale s'effectue par une action directe de la tige 4a du piston aval 4 sur une des extrémités du levier de commande 12 ; la trans- mission de cette' action a lieu par simple poussée, sans aucune liaison entre ledit levier de commande et ladite tige 4a de piston pour les raisons qui apparaîtront ci-après.
La figure 2 représente un état du dispositif et du régulateur de régime dans le cas où le régulateur commande un régime maximal et où le piston 4a est sur le point d'entrer en contact avec le levier de commande 12 ; si l'on suppose par exemple que le moteur Diesel dont il est ici question est un moteur de locomotive et que cette locomotive vient de s'engager dans un -tunnel, il va se produire une élévation anormale de la température d'échappement du moteur, du fait de la réaspiration d'air chaud par le moteur, de telle sorte que le piston 4 va se déplacer vers la gauche en poussant le levier de commande 12 dans le sens représenté par la flèche F, ce qui provoque immédiatement une diminution du débit d'injection ; on remarque que cette action s'effectue malgré la résistance offerte par l'accouplement élastique 17 :
en effet le déplacement précité du levier 12 a pour effet de pousser vers la gauche l'élément de piston 18b, qui coulisse alors à l'intérieur du tube 23, en comprimant le ressort 19 ; on remarque que, en raison du mode de montage des éléments 18a et 18b du piston 18, il se produit un coulissement relatif de l'élément 18a dans l'élément 18b, sans que l'élément 18a soit déplacé ; ainsi le régulateur 16 est inopérant à ce moment, c'est-à-dire qu'il ne peut pas s'opposer au déplacement du levier de commande 12 réalisé sous l'action de la poussée du piston 4, et par conséquent qu'il ne peut pas s'opposer à la diminution du débit de combustible et ce, jusqu'à ce que la température d'échappement redevienne normale.
On conçoit les avantages du dispositif de la présente invention qui permet de télécommander le débit des pompes en fonction de la valeur de la température d'échappement. et ce, éventuellement malgré la résistance de 1 accouplement élastique et/ou la volonté contraire du conducteur du moteur.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
<EMI ID=18.1>
1. Procédé de régulation de sécurité pour limiter la température d'un fluide à une valeur supérieure prédéterminée,
du type comportant la détection de la température du fluide et la commande d'un servo-moteur asservi, à cette température et agissant sur un organe de réglage d'un paramètre conditionnant ladite température, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la détection de telle sorte que l'on obtienne un déplacement d'un élément mobile par dilatation d'un liquide amené à une température variant dans le même sens que la température détectée et à trans-
<EMI ID=19.1>
vérin hydraulique constituant ledit servo-moteur.
2. Dispositif de régulation de sécurité pour la mise en
"Safety regulation method for limiting the temperature of a fluid to a predetermined higher value and devices for implementing this method".
The present invention relates, in general, to a control method making it possible to limit the temperature of a fluid to a predetermined higher value; it also relates to the devices for implementing this method.
A more specific object of the present invention consists in the application of said methods and devices to the limitation of the exhaust temperature of an internal combustion engine.
<EMI ID = 1.1>
abnormal; this application is aimed at both internal combustion engines and diesel type engines and, in one embodiment - <EMI ID = 2.1>
of fuel, Diesel type.
In some cases, for example when a diesel locomotive is going through a tunnel, the engine sucks in burnt air that is
at a higher temperature than in the case of travel in the open air, so that an abnormal rise in the temperature of the exhaust gases occurs, with the concomitant risk of damage to engine components. We can therefore imagine that it is
<EMI ID = 3.1>
exhaust temperature to its maximum allowable value, regardless of the cause of the abnormal rise in exhaust temperature.
The method of the present invention makes it possible to resolve the aforementioned drawback.
This method is of the type comprising the detection of the temperature of the fluid and the control of a servomotor slaved to this temperature and acting on a member for adjusting a parameter conditioning said temperature and it is characterized in that
that it consists in carrying out the detection so that a displacement of a mobile element is obtained by expansion of a liquid brought to a temperature varying in the same direction as the detected temperature and in transmitting said displacement, by a hydraulic circuit-relay, to a hydraulic cylinder constituting
said servo motor.
The safety regulation device for the implementation of this method is of the type comprising a directing member forcing sensor or detector measuring the temperature of the fluid and co = an-
<EMI ID = 4.1>
ture, this device being characterized in that: - said directing member is a dilatometer formed by a capacity filled with a liquid with a boiling point and a high coefficient of expansion, said capacity comprising a reservoir and a pipe mounted as a bypass on said reservoir and a part of which is located within the fluid whose temperature is to be measured, said directing member comprising an element, forming a jack, movable under the action of the expansion of the fluid;
- It comprises a hydraulic relay circuit connected on the one hand to this dilatometer and on the other hand to said servomotor;
- said servomotor comprises a hydraulic cylinder of which <EMI ID = 5.1>
and acts on the aforementioned adjustment member.
According to one characteristic of the present invention, the aforementioned tubing makes the lower part and the upper part of the aforementioned reservoir communicate with each other, so that a circulation of liquid in said capacity is established by a thermosiphon effect and that the temperature of said liquid follows
temperature variations as closely as possible
of said fluid.
According to another characteristic of the invention, the aforementioned jacks are of the rectilinear displacement type; in other words the movable element of the dilatometer consists of a pistor.,
as well as the movable element of the hydraulic cylinder of the servomotor.
In accordance with a particularly advantageous embodiment, the aforementioned hydraulic relay circuit constitutes a displacement amplification circuit, which is obtained by giving the piston of the dilatometer or upstream piston a larger cross section than the piston of the actuator of the servomotor. or downstream piston.
When applying the present invention to the regulation of the exhaust temperature of an internal combustion engine, the aforementioned tank is placed outside the exhaust duct and in close proximity to the latter, in arranging the bypass tubing so that the part due to the latter which must detect the temperature of the fluid is located inside the exhaust duct, and the servomotor regulating member is connected to the flow control means of fuel supplied to the engine, such that this flow rate is reduced as soon as the exhaust temperature tends to exceed the predetermined value deemed abnormal.
It will be noted that this reduction in the fuel flow rate is obtained, in the case of the present invention, independently of
the will of the driver of the motor and that it may even possibly be carried out against the will of the latter.
Thus, in the event of an abnormal rise in the exhaust temperature of the engine, a means is available which makes it possible to automatically reduce the quantity of fuel supplied to the engine so as to decrease the temperature to a normal value and this, without intervention of the engine driver:
- a hydraulic circuit-displacement amplification relay, one end of which is closed by the aforementioned piston, hereinafter called the upstream piston, and the other end of which is closed by another piston, of smaller section, hereinafter referred to as the downstream piston, so that the latter undergoes a large displacement when the piston \ mont undergoes a small displacement under the action of the expansion of the liquid of the aforementioned capacity;
and
mechanical means for transmitting the displacement of the aforementioned downstream piston to the fuel flow control means supplied to the engine.
A device of the aforementioned type makes it possible to obtain:
a significant effort to actuate the fuel flow control means supplied to the motor, regardless of the power thereof; in the case of a large diesel engine, this force must be able to reach several tens of kilograms in order to be able to act on the racks of the injection pumps in order to move them despite the resistance of the elastic coupling means and possibly against the will of the motor driver;
a fairly large displacement of the downstream piston, for example of the order of 50 mm, which ensures good sensitivity;
a minimum of mechanical play, which eliminates the need for amplification of the displacement by means of a lever;
- insensitivity to vibrations;
- a time constancy of average value, which can optionally be adjustable, so as to avoid oscillations.
According to a characteristic of the present invention, the
adjustment of the time constant can be obtained by providing
a tap or valve for adjusting the flow rate of the aforementioned liquid in the tubing mentioned above; moreover, this time constant could possibly be modified from one engine to another, by using pipes of different sections; on the different engines; it is also possible, on a given engine, to possibly provide for the replacement of a pipe
by another of different section, or of different immersion depth.
The liquid of the capacity forming the dilatometer must have
<EMI ID = 6.1>
as high as possible, pure glycerin being particularly suitable for this use, due to the fact that it fulfills not only the aforementioned conditions, but also by the fact that it is
<EMI ID = 7.1>
due to the heating of the liquid contained in the part of <EMI ID = 8.1>
siphon through the dilatometer reservoir, under conditions such that after a certain time a state of thermal equilibrium is established for each exhaust temperature and
as the volume of liquid contained in the capacity of the dilatometer increases.
According to one characteristic of the present invention, the downstream piston or receiving piston acts directly on the fuel flow control means; in the case of a diesel engine, this could for example be obtained by simply pressing said downstream piston on the collective control lever of the injection pumps.
In the case of an internal combustion engine with diesel fuel injection, which is more particularly targeted by
the present invention, the fuel flow control means being constituted, in a manner known per se, by the collective control lever and the collective control rod of the various racks of the injection pumps, a regulator of the engine speed according to its load and an elastic safety link or coupling placed between this regulator and said collective control lever, the transmission of the displacement of the aforementioned downstream piston to said flow control means, during an abnormal rise in the exhaust temperature, may s 'perform despite the resistance resulting from an action in the opposite direction possibly exerted by the driver of the motor and the resistance offered by said elastic coupling. This last possibility may
for example be obtained if the piston of the elastic coupling preci-. comprises a first element connected to the regulator and a second element connected to the aforementioned collective control lever,
these two elements, being capable of being replaced one by crawling'-
<EMI ID = 9.1> which is allowed is not reached, these two elements pcurr & nt,
<EMI ID = 10.1>
on said second element, which allows normal operation
regulator acting on said first element; on the contrary, when the maximum exhaust temperature is reached, the second element will be able to move, by means of the lever
aforementioned collective control spus the action exerted, directly or indirectly, by the downstream piston on said control lever, under conditions such that the regulator is inoperative.
Of course, the invention also relates to internal combustion engines, in particular fuel injection engines. and more specifically diesel type engines, which are equipped
of the device or which implement the method of the present invention.
Other characteristics of the invention will become apparent in the description below, given without limitation, with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1 shows a block diagram of the present invention;
- Figure 2 shows an embodiment of the device of the present invention, applied to the case of a diesel engine.
Referring to Figure 1 it can be seen that a device for regulating the exhaust temperature of an engine with
internal combustion, according to the present invention, comprises a dilatometer 1 formed by a reservoir 1a and a pipe 1b connecting
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
upstream piston 2 by a receiving piston or downstream piston 4, the device further comprising mechanical transmission means. from the displacement of the piston 4 to the means for controlling the flow rate of the fuel supplied to the engine.
<EMI ID = 13.1>
the interior of the exhaust duct of an engine shown here schematically at 5-; this tubing 1b comprises a flow rate adjustment valve 6; the whole of the capacity of said dilatometer formed by the reservoir 1a and the tubing 1b contains a liquid with a high boiling point, and with an expansion coefficient as high as possible. Such a liquid can for example consist of pure glycerin, which is a substance chemically neutral with respect to the materials with which it is in contact in the present device.
The hydraulic circuit 3 consists of a main pipe 7 comprising at each of its ends, a jack 8
or 9, the pistons of which are respectively pistons 2 and 4, this pipe being connected by means of a stop valve 10 to a reserve 11 of hydraulic fluid.
<EMI ID = 14.1>
This mission can optionally be reduced to a single piston rod 4a, the fuel flow control means, for example the control lever of the injection pumps of a diesel engine.
The device of FIG. 1 operates as follows: Section 1b 'located in the exhaust duct 5 heats up when the engine is started up, so that the liquid contained therein sees its temperature become higher than the temperature of tank 1a; consequently, a circulation is established between this tubing and this reservoir, by a thermosiphon effect. A state of equilibrium is established with obtaining a temperature, inside the tank 1a, depending on the
<EMI ID = 15.1> that the displacements of the piston 2, as a result of the thermal expansion of the liquid from the dilatometer 1, are small and have no effect on the means for controlling the flow of fuel supplied to the engine, as long as the temperature of exhaust does not exceed a value considered abnormal. However, when this value is exceeded, the expansion of the liquid in the dilatometer, and consequently the movements of the pistons 2 and 4, are such that the means for controlling the flow of fuel are actuated so as to slow this flow, for example by the manner which will be indicated hereafter in connection with figure 2.
It is noted that the hydraulic circuit 3 allows an amplification of the displacement of the movable members by the fact that, in a preferred embodiment of the present invention,
as shown in Figure 1, the receiving piston or downstream piston 4 has a smaller section, and is therefore subjected to a greater displacement than the driving piston or upstream piston 2.
Of course, as soon as the temperature in the exhaust duct 5 drops below the value considered abnormal, the thermal contraction of the liquid contained in the dilatometer has
the effect of returning pistons 2 and 4 to their equilibrium position. thanks to the action of appropriate return means, preferably
4b the action of a return spring acting on the piston 4 of the cylinder 9.
The time constant of the device can be adjusted by actuating the adjustment valve 6 (reduction of the response time or time constant by increasing the flow section of the
<EMI ID = 16.1>
We find on the right part of figure 2 the same elements as in figure 1, namely dilatometer 1, cylinder 8, hydraulic circuit 3, veri �: 9 and the exhaust pipe < EMI ID = 17.1>
dans.la part of the exhaust duct 5 .qui constitutes the exhaust outlet 5a of the turbine 5b usually placed in the exhaust system of diesel engines.
The means for adjusting and controlling the flow of fuel supplied to the engine are shown schematically here by the collective control lever 12, the collective control rod 13 and one of the racks, 14, of one of the injection pumps. , here
the injection pump 15; of course, in a manner known per se
the control rod 13 drives all the racks of the various injection pumps, so as to be able to modify the fuel injection rate.
Also shown in this figure is an automatic regulator 16 of the engine speed, which acts, by means of an elastic coupling represented by the general reference
17, on the end of the control lever 12 which is located at the end of said lever connected to the control rod 13; the piston 18 which transmits the control de_regulation of the fuel flow rate dictated by the regulator 16 consists here of a
first element 18a capable of sliding in a second
element 18b against which the spring 19 bears, the transmission of the regulation taking place by means of the rod 20 articulated on the one hand on the second element 18b and on the other hand on the other end 21 of the control lever 12 opposite end
22 on which the control rod 13 is articulated.
The regulating action of the device of the present invention when the exhaust temperature has exceeded a value deemed abnormal is effected by direct action of the rod 4a of the downstream piston 4 on one of the ends of the control lever 12; the transmission of this action takes place by simple pushing, without any connection between said control lever and said piston rod 4a for the reasons which will appear below.
FIG. 2 shows a state of the device and of the speed regulator in the case where the regulator controls a maximum speed and where the piston 4a is about to come into contact with the control lever 12; If we assume for example that the Diesel engine in question here is a locomotive engine and that this locomotive has just entered a tunnel, an abnormal rise in the engine exhaust temperature will occur , due to the re-aspiration of hot air by the engine, so that the piston 4 will move to the left by pushing the control lever 12 in the direction shown by the arrow F, which immediately causes a decrease in the injection rate; we notice that this action takes place despite the resistance offered by the elastic coupling 17:
in fact the aforementioned movement of the lever 12 has the effect of pushing the piston element 18b to the left, which then slides inside the tube 23, compressing the spring 19; it is noted that, due to the method of mounting the elements 18a and 18b of the piston 18, there is a relative sliding of the element 18a in the element 18b, without the element 18a being moved; thus the regulator 16 is inoperative at this moment, that is to say that it cannot oppose the movement of the control lever 12 carried out under the action of the thrust of the piston 4, and consequently that it cannot oppose the reduction in the fuel flow until the exhaust temperature returns to normal.
The advantages of the device of the present invention which makes it possible to remotely control the flow rate of the pumps as a function of the value of the exhaust temperature can be seen. and this, possibly despite the resistance of the elastic coupling and / or the contrary will of the driver of the motor.
Of course, the present invention is in no way limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example. In particular, it comprises all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations, if these are executed according to its spirit and implemented within the framework of the following claims.
<EMI ID = 18.1>
1. Safety regulation method for limiting the temperature of a fluid to a predetermined higher value,
of the type comprising the detection of the temperature of the fluid and the control of a servo-controlled servomotor, at this temperature and acting on a member for adjusting a parameter conditioning said temperature, characterized in that it consists in carrying out the detection in such a way that a displacement of a mobile element is obtained by expansion of a liquid brought to a temperature varying in the same direction as the detected temperature and at trans-
<EMI ID = 19.1>
hydraulic cylinder constituting said servomotor.
2. Safety regulation device for setting up