**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation de fluides, caractérisé par un capteur permettant de détecter la relation entre une condition existante du fluide et un signal d'ordre, par un régulateur commandé, par un signal de sortie provenant du capteur de manière à régler la condition du fluide si celle-ci s'écarte d'une relation déterminée avec le signal d'ordre, de manière à rétablir cette relation déterminée, le capteur présentant 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, et par une chambre de commande dans laquelle la pression de commande du fluide agit en opposition à une pression de référence appliquée sur un organe de commande mobile qui fait partie d'un transducteur,
de sorte qu'un signal électrique de sortie représentatif de la position instantanée de l'organe de commande est produit d'une manière continue par le capteur, et le régulateur étant commandé par le 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 revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur comprend un organe de commande de débit proportionnel actionné par un solénoïde et dont l'excitation électrique est commandée par le signal électrique de sortie.
3. Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression de référence a une valeur sensiblement constante.
4. Dispositif de régulation de fluides suivant le revendication 3, caractérisé en ce que la pression de référence est la pression atmosphérique.
5. Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de commande comprend un diaphragme souple dont le coefficient d'élasticité est sensiblement constant et qui comporte un organe dont la position est représentée par la valeur du signal de sortie électrique.
6. Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe de commande fait partie d'un élément à impédance qui est prévu pour modeler une forme d'onde de courant alternatif selon la position de l'organe de commande de manière à former le 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 caractéristque est modifiée en dépendance de la proximité de l'organe de commande de manière à moduler la forme d'onde d'un oscillateur HF.
8. Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que la forme d'onde de courant alternatif modulé est 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 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 commande le niveau de sortie d'un amplificateur de puissance dont le signal de sortie excite le régulateur.
11. Dispositif de régulation de fluides suivant l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'on prévoit un ensemble de réglage de sorte que pour une position donnée de l'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. Utilisation du dispositif de régulation de fluides suivant
la revendication 1 en liaison avec le dispositif de carburation
d'un moteur à combustion interne prévu pour être alimenté en gaz naturel liquéfié, caractérisée en ce que le régulateur est prévu pour commander le débit volumétrique de gaz naturel liquéfié sur une canalisation conduisant dans le dispositif de carburation, et la pression de commande du fluide est dérivée en reliant une pression négative dérivée d'un venturi à une pression positive dérivée de la conduite d'alimentation.
14. Utilisation suivant la revendication 13, caractérisée en ce que le dispositif de carburation comprend un carburateur 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. Utilisation suivant la revendication 14, caractérisée 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. Utilisation suivant la revendication 15, caractérisée en ce qu'un orifice est creusé dans le venturi du carburateur pour détecter la pression négative régnant dans le venturi.
17. Utilisation suivant la revendication 15, caractérisée 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 liquéfie aboutit à une buse prévue dans le filtre à air.
18. Utilisation suivant la revendication 13. caractérisée en ce que la canalisation d'amenée du gaz naturel liquéfie 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. Utilisation suivant l'une des revendications 13 à 18, caractérisée en ce que le moteur est un moteur à allumage par étincelle commandé à partir d'un distribution, et en ce qu'on prévoit un circuit d'amplification qui au début des impulsions du distributeur est prévu pour modifier d'une manière temporaire ledit signal électrique de sortie pour faire qu'une bouffée de gaz naturel liquéfié soit amenée au système de carburation.
20. Utilisation suivant l'une des revendications 13 à 19, caractérisée 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.
La présente invention concerne un dispositif de régulation de fluides dans lequel un état du fluide, telle qu'une pression ou un débit volumétrique, peut être réglé d'une manière automatique pour maintenir une relation déterminée avec un signal variable d'ordre.
De tels dispositifs comprennent principalement ensemble capteur permettant de détecter le relation entre une condition existante du fluide et un signal d'ordre, et un régulateur commandé par un signal de sortie de l'ensemble capteur pour régler la condition du fluide si celle-ci s'égarte d'une relation déterminée avec le signal d'ordre de manière à rétablir cette relation déterminée.
Le dispositif de régulation de fluides est prévu pour présenter une application particulière bien que non exclusive dans l'amenée de combustibles hydrocarbonés vaporisés (appelés ciaprès gaz naturel liquéfies), tel que du propane, vers des moteurs à combustion interne.
Conformément à l'invention, le 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 sensiblement constant de sorte que sa déformation à partir d'une position de repos est proportionnelle à la pression différentielle appliquée sur lui, le diaphragme portant un 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 pour régler la 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 liquéfié. Ceci 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 dispositifs de carburation de moteurs à essence et notamment de moteurs à 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.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé.
La figure 1 est un schéma d'un dispositif de régulation 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 figure 2 est un schéma montrant comment le dispositif de la fig. 1 est utilisé pour la conversion d'un carburateur double corps à essence pour son utilisation avec du gaz naturel liquéfié.
La figure 3 est un schéma d'un dispositif de régulation de fluide conforme à l'invention et appliqué à un carburateur à gaz naturel liquéfié.
La figure 4 est un schéma d'un autre dispositif de régulation de fluide conforme à l'invention.
La figure 5 représente un schéma synoptique de la partie électronique du dispositif de régulation commune aux dispositifs des figures 1 à 4.
La figure 6 est une vue éclatée représentant l'ensemble mécanique du dispositif de régulation.
La figure 7 est une vue en coupe montrant l'ensemble 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 fig. 7) 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-chambres 8a et 8b. La sous-chambre 8a est en communication avec l'atmosphère, ce qui fournit une pression de référence agissant sur un côté du diaphragme. La chambre 8b est reliée à la canalisation 1 1 qui contient un ajutage tampon 49 et se sépare en deux canalisation 1 la et 1 lb contenant des ajutages 52 et 53 qui peuvent être de dimension égale ou différente. La canalisation 1 la débouche par l'intermédiaire d'un petit orifice dans le rétrécissement du venturi 5 du carburateur et la canalisation 1 lob débouche dans la canalisation 1 d'amenée du gaz.
Une pression négative est ainsi crée dans la canalisation lia reliée à la pression négative au niveau du rétrécissement du venturi 5 et une pression positive est crée dans la canalisation 1 lb reliée à la pression régnant dans la canalisation 1. La pression négative de la canalisation 1 la est une mesure de l'exigence du moteur car cette pression dépend des conditions de fonctionnement du moteur et de l'état du papillon 54 et constitue ainsi un signal d'ordre. La pression positive de la canalisation 1 lob 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 11 à la sous-chambre 8b et agit sur le diaphragme en opposition de la pression de référence régnant dans la sous-chambre 8a.
La figure 2 montre une adaption du dispositif de la fig. 1 à un carburateur à double corps, le papillon 56 étant totalement ouvert avant que le papillon 57 ne soit ouvert. Dans ce cas, la canalisation 11 présente une branche supplémentaire lic débouchant par l'intermédiaire d'un petit orifice, dans le rétrécissement du second venturi 58 et contenant un ajutage 59. Le dispositif de la fig. 2 est, en ce qui concerne les autres éléments, identique à celui de la fig. 1.
La figure 3 représente un dispositif de carburation prévu pour être utilisé uniquement avec du gaz naturel liquéfié. Dans ce dispositif, la canalisation 1 débouche dans le 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 11 ne se sépare pas en deux comme dans le cas de la fig. 1 mais est reliée directement à la canalisation 1. Une pression est ainsi créée dans la canalisation il, 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 la venturi 61 et le volume du gaz amené dans la canalisation 1.
En ce qui concerne les autres éléments de la fig. 3, le dispositif représenté est le même que celui de la fig. 2.
La figure 4 montre une variante du dispositif de la fig. 1 et à cette figure le signal d'ordre est mesuré dans 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 fig. 4 sont les mêmes que ceux de la fig. 1.
La figure 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 plutôt que son coefficient Q. La sortie de l'oscillateur HF est appliquée à un détecteur 71 qui transforme le signal modulé sortant 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'exitation de la bobine 3a du solénoïde. L'ensemble de réglage 55 est représenté comme commandant l'oscillateur HF et commande ou 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 condistions de démarrage à froid du moteur.
Le dispositif de régulation comprend ainsi une boucle électro-fluidique dans laquelle la différence entre les pressions régnant dans les sous-chambres 8a et 8b est proportionelle 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 à l'intégrateur 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'excitation du solénoïde 3a d'une manière momentanée et augmente 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 solénoïde est supprimée en absence d'impulsions provenant du distributeur du moteur, ce qui crée un arrêt de l'alimantation en gaz naturel liquéfié.
Lors du fonctionnement du dispositif de régulation, 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 rétrécissement 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 point A.
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 pression différentielle entre les chambres 8a et 8b et 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 pression. Le mouvement du diaphragme, et donc le mouvement de 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 solénoïde 3a pour modifier le débit de gaz dans le sens du retour de la pression en A à sa veleur 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 figures 6 et 7 montrent l'ensemble mécanique de la vanne de commande à 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 O 17 qui, au lieu d'être de réalisation rectangulaire ordinaire, est découpée sur son bord arrière pour permettre à la bague en O de se déplacer quelque peu dans la rainure de manière à réduire l'usure de la bague en O ainsi que l'hystérésis 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 25. 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 venir en prise avec des boulons non représentés qui passent à travers des trous 28 du support principal 12. Le support 12 présente une 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 liqéfié est amené dans la chambre 29 par la canalisation principale 81 (fig. 1) et traverse le régulateur de pression principal 2 pour pénétrer dans la chambre 29 par l'intermédiaire de l'ori fice 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.
Le capteur 7 présente un couvercle 36 (voir fig. 7) qui serre le pourtour du diaphragme 9 au support principal 12 au-dessus d'une chambre prêvu dans le support qui constitue ainsi la sous-chambre 8b. Le diaphragme 9 est de forme ondulée 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 solénoïde est excité à partir de l'ensemble de commande 6, il soulève l'armature 18 contre la 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.
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CLAIMS
1. Fluid regulation device, characterized by a sensor for detecting the relationship between an existing condition of the fluid and a command signal, by a controlled regulator, by an output signal from the sensor so as to adjust the condition of the fluid. fluid if the latter deviates from a determined relationship with the command signal, so as to re-establish this determined relationship, the sensor having means for deriving a fluid command pressure representative of the relationship between an existing condition of the fluid and a command signal, and by a control chamber in which the fluid control pressure acts in opposition to a reference pressure applied to a movable control member which is part of a transducer,
so that an electrical output signal representative of the instantaneous position of the controller is produced continuously by the sensor, and the regulator being controlled by the electrical output signal so as to adjust the existing condition of the fluid such that the fluid control pressure is maintained at a substantially constant value.
2. Fluid regulation device according to claim 1, characterized in that the regulator comprises a proportional flow control member actuated by a solenoid and the electrical excitation of which is controlled by the electrical output signal.
3. Fluid regulation device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the reference pressure has a substantially constant value.
4. Fluid control device according to claim 3, characterized in that the reference pressure is atmospheric pressure.
5. Fluid regulation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control member comprises a flexible diaphragm whose elasticity coefficient is substantially constant and which comprises a member whose position is represented by the value of the electrical output signal.
6. Fluid regulation device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control member is part of an impedance element which is provided to shape an alternating current waveform according to the position. of the control unit so as to form the electrical output signal.
7. Fluid control device according to claim 6, characterized in that the impedance element comprises an inductor whose character is modified depending on the proximity of the control member so as to modulate the waveform d 'an HF oscillator.
8. Fluid control device according to one of claims 6 to 7, characterized in that the modulated alternating current waveform is applied to a detector so as to produce an analog output signal representative of the position of the control unit.
9. Fluid control device according to claim 8, characterized in that the detector output signal is applied to an integrator.
10. Fluid regulation device according to claim 9, characterized in that the output signal of the integrator controls the output level of a power amplifier, the output signal of which excites the regulator.
11. Fluid control device according to one of claims 6 to 10, characterized in that there is provided an adjustment assembly so that for a given position of the control member can be adjusted the level of modulation of the alternating current waveform.
12. Fluid regulation device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transducer comprises an electro-optical device.
13. Use of the following fluid control device
claim 1 in conjunction with the carburizing device
of an internal combustion engine intended to be supplied with liquefied natural gas, characterized in that the regulator is provided to control the volumetric flow rate of liquefied natural gas on a pipe leading into the carburizing device, and the control pressure of the fluid is derived by connecting a negative pressure derived from a venturi to a positive pressure derived from the supply line.
14. Use according to claim 13, characterized in that the carburizing device comprises a carburetor which is also intended for use with gasoline, and in that the supply line for liquefied natural gas leads to a nozzle provided. into the air inlet of the carburetor.
15. Use according to claim 14, characterized in that the control pressure of the fluid is derived by separately detecting the pressures prevailing in the supply pipe and in a venturi and by adding them.
16. Use according to claim 15, characterized in that an orifice is hollowed out in the venturi of the carburetor to detect the negative pressure prevailing in the venturi.
17. Use according to claim 15, characterized in that the negative pressure is detected in an air supply pipe upstream of an air filter connected to the carburetor and in that the gas supply pipe natural liquefied ends up in a nozzle provided in the air filter.
18. Use according to claim 13. characterized in that the supply pipe for liquefied natural gas terminates in a venturi, and in that said fluid control pressure is derived from the pressure existing at a point of this pipe.
19. Use according to one of claims 13 to 18, characterized in that the engine is a spark ignition engine controlled from a distribution, and in that there is provided an amplification circuit which at the start of distributor pulses is provided to temporarily modify said electrical output signal to cause a puff of liquefied natural gas to be supplied to the fuel system.
20. Use according to one of claims 13 to 19, characterized in that said engine is a spark ignition engine controlled from a distributor, and in that there is provided an inhibition circuit to cut the regulator. in the absence of distributor pulses.
The present invention relates to a device for regulating fluids in which a state of the fluid, such as a pressure or a volumetric flow rate, can be automatically adjusted to maintain a determined relationship with a variable signal of order.
Such devices mainly comprise a sensor assembly for detecting the relationship between an existing condition of the fluid and a command signal, and a regulator controlled by an output signal of the sensor assembly for adjusting the condition of the fluid if the latter occurs. 'loses a determined relationship with the command signal so as to re-establish this determined relationship.
The fluid regulation device is designed to have a particular, although not exclusive, application in the supply of vaporized hydrocarbon fuels (hereinafter called liquefied natural gas), such as propane, to internal combustion engines.
According to the invention, the regulating device has means for deriving a control pressure of a fluid representative of the relationship between an existing condition of the fluid and a command signal, a control chamber in which said control pressure fluid
acts in opposition to a reference pressure applied to a movable actuator, said movable actuator forming part of a transducer, so that an electrical output signal representative of the instantaneous position of said actuator is produced from continuously by the sensor assembly, and in that said regulator is arranged to be controlled by said electrical output signal so as to adjust the existing condition of the fluid such that the control pressure of the fluid is maintained at a value substantially constant.
Preferably, the control member comprises a flexible diaphragm whose elasticity coefficient is substantially constant so that its deformation from a rest position is proportional to the differential pressure applied to it, the diaphragm carrying an element of which the position is detected by the sensor assembly.
The controller may be part of an impedance device, for example an inductor device or a capacitive device, which modulates an alternating current waveform according to the position of the controller so as to provide said signal electrical output. A detector circuit then converts the modulated wave into an analog representation. The transducer may also include an electro-optical device that operates with direct current and directly produces the analog representation. This analog representation can then be used to command or control the excitation of a proportional flow control member actuated by a solenoid and constituting said regulator.
When applying the regulating device to regulate the carburetion of an internal combustion engine using liquefied natural gas so as to regulate the volumetric flow rate of liquefied natural gas, said control pressure of the fluid can be derived by connecting a pressure negative, derived from a venturi placed upstream of the carburetor throttle, at a positive pressure prevailing in the liquefied natural gas supply pipe. This can be done by directly detecting the pressures prevailing in the venturi and in the supply pipe. The supply line can also be connected to the carburetor so that the necessary fluid control pressure is automatically established in the line.
As can be seen from the following, the devices for fueling gasoline engines and in particular internal combustion engines can be easily adapted by a simple conversion to be used with liquefied natural gas by using the regulating device in accordance with invention and it is still possible to run the engine on gasoline as an alternative fuel source.
Embodiments of the subject of the invention are shown, by way of non-limiting examples, in the accompanying drawing.
FIG. 1 is a diagram of a fluid regulation device according to the invention and applied to the conversion of a conventional gasoline carburetor for its use with liquefied natural gas.
FIG. 2 is a diagram showing how the device of FIG. 1 is used for the conversion of a double-barrel gasoline carburetor for use with liquefied natural gas.
FIG. 3 is a diagram of a fluid regulation device according to the invention and applied to a liquefied natural gas carburetor.
FIG. 4 is a diagram of another fluid regulating device according to the invention.
FIG. 5 represents a block diagram of the electronic part of the regulation device common to the devices of FIGS. 1 to 4.
FIG. 6 is an exploded view showing the mechanical assembly of the regulation device.
FIG. 7 is a sectional view showing the mechanical assembly of the sensor.
In Figure 1, there is shown a pipe 81 provided to supply a liquefied natural gas from a storage tank, not shown, to a main pressure regulator 2. From the regulator 2, the liquefied natural gas flows in passing through a proportional flow solenoid valve 3 and enters a pipe 1 which has at its outlet an injection nozzle 4 which is placed in the normal air intake of a carburetor 50 of the gasoline carburetor type au- above the carburetor venturi 5.
The solenoid 3a of the valve 3 is connected to the output of an electronic control assembly 6 which is in turn controlled by a pressure sensor 7 (see also fig. 7) comprising a control chamber 8, a diaphragm 9 low silicone rubber mounted in the chamber 8 under a slight tension and a coil 10 which senses or evaluates the distance separating it from a pellet 51 mounted in the center of the diaphragm 9. The use of a low silicone rubber provides constant elasticity , that is to say a constant coefficient diaphragm.
The diaphragm 9 divides the chamber 8 into two sub-chambers 8a and 8b. The sub-chamber 8a is in communication with the atmosphere, which provides a reference pressure acting on one side of the diaphragm. The chamber 8b is connected to the pipe 11 which contains a buffer nozzle 49 and separates into two pipes 11a and 1bb containing nozzles 52 and 53 which can be of equal or different size. Line 1 opens through a small orifice in the constriction of venturi 5 of the carburetor and line 1 lob opens into line 1 for supplying the gas.
A negative pressure is thus created in the pipe 11a connected to the negative pressure at the constriction of the venturi 5 and a positive pressure is created in the pipe 1 lb connected to the pressure prevailing in the pipe 1. The negative pressure of the pipe 1 1a is a measure of the engine requirement since this pressure depends on the operating conditions of the engine and on the state of the throttle 54 and thus constitutes a command signal. The positive pressure of the 1 lob line is a measure of the volume flow in conjunction with the command signal.
The positive and negative pressures are added at point A and the resulting pressure is brought through line 11 to the sub-chamber 8b and acts on the diaphragm in opposition to the reference pressure prevailing in the sub-chamber 8a.
FIG. 2 shows an adaptation of the device of FIG. 1 to a double-barrel carburetor, the throttle 56 being fully open before the throttle 57 is opened. In this case, the pipe 11 has an additional branch lic opening via a small orifice, in the constriction of the second venturi 58 and containing a nozzle 59. The device of FIG. 2 is, as regards the other elements, identical to that of FIG. 1.
FIG. 3 represents a carburizing device intended to be used only with liquefied natural gas. In this device, the pipe 1 opens into the constriction of the venturi 61 of the carburetor and contains a main screw 62 for adjusting the mixture which, in conjunction with the pressure prevailing in the pipe 1, determines the richness of the mixture when the engine is idling. . The pipe 11 does not separate in two as in the case of FIG. 1 but is connected directly to the pipe 1. A pressure is thus created in the pipe il, which pressure is linked to the pressure of the pipe 1 and therefore indicates the relationship between the order signal determined by the prevailing negative pressure in the venturi 61 and the volume of gas supplied to the pipe 1.
With regard to the other elements of FIG. 3, the device shown is the same as that of FIG. 2.
FIG. 4 shows a variant of the device of FIG. 1 and in this figure the command signal is measured in the air inlet to the carburetor upstream of an air filter 63 by using a separate venturi 64. The other elements of the device of fig. 4 are the same as those of FIG. 1.
FIG. 5 represents a block diagram of the control assembly 6, of the associated sensor 7 and of the solenoid 3a of the valve 3.
The coil 10 of the sensor is part of an HF oscillator 70 whose output is modulated in relation to the distance of the pad 51 relative to the coil 10. If the pad 51 is made of certain metals, the modulation will be a modulation of 'amplitude, and if the part 51 is made of ferrite, the modulation will be a frequency modulation because it will be the inductance of the coil 10 which will vary rather than its coefficient Q. The output of the HF oscillator is applied to a detector 71 which transforms the modulated signal leaving oscillator 70 into an analog signal. The signal leaving the detector 71 is applied to an integrator 72 which aims to perform the necessary integration of the analog signal so as to maintain the stability of the electro-fluidic loop of which it forms part.
The signal coming out of the integrator is applied to a power amplifier 73 to reach the necessary level of excitation of the coil 3a of the solenoid. The tuning assembly 55 is shown as controlling the HF oscillator and thus controls or controls the modulation level for a given distance of the pad 51 from the coil 10. The tuning assembly 55 is in turn controlled or controlled. controlled by a temperature control assembly 74 so that the signal applied to oscillator 70 is also temperature dependent. This is advantageous in all conditions of cold engine starting.
The regulation device thus comprises an electro-fluidic loop in which the difference between the pressures prevailing in the sub-chambers 8a and 8b is proportional to the adjustment of the adjustment assembly 55 and to the open-loop gain of the electro-fluidic loop. .
The excitation circuit, not shown, of the control assembly 6 is taken for example from the engine battery. A cable 76 leads from the contact 75 of the switch of the motor distributor to the amplification circuit 77, the output signal of which is applied to the integrator 72. The circuit 77 supplies the integrator with a pulse of short duration at the start of the cycles. pulses from the motor distributor. This short duration pulse in turn causes the integrator output signal to increase the excitation of solenoid 3a momentarily and therefore increase the supply of gas to line 1 in the form of a puff. of gas at nozzle 4. This is very advantageous for starting the engine.
The cable 76 coming from the contact 75 also leads to an inhibition circuit 78 so that the excitation of the solenoid is removed in the absence of pulses coming from the motor distributor, which creates a shutdown of the liquefied natural gas supply. .
When operating the regulating device, the gain of the open loop is very high, that is, for a small deformation of the diaphragm, the change in the output signal of the power amplifier is relatively very large . Thus, for a given order signal, the diaphragm is placed in an equilibrium position which is, for practical reasons, always the same so that the pressure at point A remains constant.
When establishing the regulating device, the dimensions of the injection nozzle 4 are chosen so as to have a given relationship with the area of the cross section of the constriction of the venturi 5 and the dimensions of the nozzles 52 and 53 are chosen. to have a predetermined relationship between them and with the dimensions of the injection nozzle 4 so as to determine the proportion of the main air / fuel mixture. The tuning assembly 55 is adjusted with the engine at idle to achieve an air / fuel ratio of the mixture, when the engine is idling, producing the desired low CO emission in the engine exhaust. We see that this sets the pressure at point A.
If the command signal varies, for example by an adjustment of the throttle 54, this causes a variation in the pressure at point A which in turn causes a change in the differential pressure between the chambers 8a and 8b and the diaphragm 9. moves due to this change. Since the movement is damped by the buffer nozzle 49, the rate of movement is determined by the change in pressure. The movement of the diaphragm, and therefore the movement of the pad 51, causes a variation in the modulation of the RF output signal of the oscillator 70, and this in turn causes the state of charge of the integrator 72 to change and therefore change the excitation current of the solenoid 3a to modify the gas flow in the direction of the return of the pressure in A to its original speed.
When approaching this original pressure, the diaphragm almost returns to its original position, and the integrator is then maintained at its new load value as long as the command signal remains the same.
Figures 6 and 7 show the mechanical assembly of the solenoid control valve and associated sensor and control assembly. The main pressure regulator 2 and the proportional flow solenoid valve 3 are mounted on a main support 12. The coil 10 of the sensor 7 and the electronic control assembly 6, except for the power amplifier 73, constitute an assembly bearing the reference 41. The main support 12 necessarily incorporates a part of the gas supply pipe 1 and of the pipe 11.
The main pressure regulator 2 is of substantially usual construction and comprises a ball valve 13, a plunger 14, a spring 15 and a retaining cap 16. The plunger 14 is however not of usual construction and comprises a seat for a ring. O-ring 17 which, instead of being of ordinary rectangular construction, is cut on its trailing edge to allow the O-ring to move somewhat in the groove so as to reduce wear on the O-ring as well as mechanical hysteresis of the plunger 14.
The proportional flow solenoid valve 3 comprises an armature 18 pushed by a spring 19 having a cap 20. The armature 18 is housed inside a coil 21 formed on a winding jig 22. solenoid is held in place by a base 23, an outer casing 24 and an upper plate 25. The frame is hollowed out at its lower end to receive a sealing element 26 in the form of a rubber disc.
The base 23 of the solenoid is pierced with two threaded holes 27 provided to engage with bolts not shown which pass through holes 28 of the main support 12. The support 12 has a chamber 29 with an inlet orifice 31. A valve seat 30 surrounds the outlet of port 31. Chamber 29 has an outlet port 32. Liquefied natural gas is supplied to chamber 29 through main line 81 (Fig. 1) and passes through the main pressure regulator 2 to enter the chamber 29 through the orifice 31. The gas exits to the pipe 1 through the orifice 32. An adjusting screw, not shown, is mounted in a threaded hole 35 provided on the upper plate 25 of the solenoid and comes into contact with the cap 20 to allow adjustment of the presser spring 19.
The sensor 7 has a cover 36 (see FIG. 7) which clamps the periphery of the diaphragm 9 to the main support 12 above a chamber provided in the support which thus constitutes the sub-chamber 8b. The diaphragm 9 is wavy in shape and has an internal part in which is housed a metal washer forming the pad 51. The diaphragm 9 is stretched when it is put in place and tightened so that it is pushed towards a central position. . The coil 10 of the sensor which is of customary embodiment is mounted inside a casing 39 of the cover 36.
The proportional flow solenoid valve 3 operates as follows. In the de-energized position of the solenoid,
The armature is pressed down by the presser spring 19 so that the seal member 26 comes into contact with the seat 30 to close the port 31. When the solenoid is energized from the assembly of command 6, it lifts the armature 18 against the thrust of the pressing spring 19. As the armature 18 lifts, gas passes under the armature 18 from the orifice 31 and enters the chamber 29.
The volume of gas flow depends on the spacing of the armature from the orifice 31, and this spacing in turn depends on the level of excitation of the solenoid. An electric heater assembly 79 is mounted on the support 12 to provide a heat source allowing the vaporization of liquefied natural gas from the liquid state to the gaseous state.