Brevet FR2167978A1 — publié le 19730824

L'invention est relative à un système d'alimentation et de dosage de carburant et plus particulièrement à un système qui détecte par voie électronique et intègre ensuite tous les paramètres principaux de fonctionnement et assure la conversion du carburant liquide en vapeur, laquelle est ensuite introduite au taux optimal dans le moteur. Les systèmes de carburation existants sont généralement fondés sur les principes suivants. L'arrivée de carburant au carburateur est maintenue par un mécanisme à flotteur et soupape à un niveau à peu près constant, nécessaire pour la disposition des gicleurs fixes de refoulement de carburant, et la quantité de carburant introduite dans le moteur résulte de la position du papillon d'étranglement, de la dépression et des dimensions des gicleurs. Divers gicleurs sont progressivement mis en oeuvre pour s'adapter aux conditions de charge, ce pourquoi on ne peut utiliser qu'une fonction échelon ou en gradins approximative. Une condition importante est une détection précise du débit massique d'air et le dosage proportionnel de l'écoulement correspondant du carburant pour obtenir un rapport carburant-air déterminé avec précision.L'intégration de ces deux facteurs sur de larges gardes de températures, de charges et de vitesses, est essentiel pour un fonctionnement efficace de 1a. carburation. Une fonction de commande très souple et adaptable est nécessaire pour commander les paramètres de fonctionnement tout en se rapprochant de conditions optimales de fonctionnement. La mise en oeuvre de venturis d'orifices, de gicleurs multiples et de papillons commandés par thermostat, entrain une approximation des conditions de fonctionnement qui se traduit par une majoration ou une minoration du débit du mélange carburant-air et par des limitations consécutives de l'adaptation des rapports de mélange précis nécessaires à un fonctionnement efficace du moteur.Dans l'état actuel de la technique des carburateurs,pour s'adapter aux conditions de fonctionnement il faut mettre en oeuvre des étranglements secondaires, des soupapes économiseuses, des passages antipercolateurs et des pompes accélératrices,avec toutes leurs complications. La réunion de tous ces dispositifs dans un système sûr, d'un fonctionnement régulier, présente de grosses difficultés.Pour permettre les départs à froid, les carburateurs existants comportent un dispositif d'étranglement complexe, accouplé thermiquement au collecteur d'échappement, pour actionner un second papillon et aussi pour enrichir le mélange dans une mesure telle que l'on ne peut pas toujours empêcher le noyade. De plus, la biellette du papillon principal est commandée par une came, actionnée par un étranglement, de manière à assurer le fonctionnement de tout le système à une vitesse de ralenti accéléré au cours des départs à froid. Toutes ces phases sont mises en oeuvre pour corriger une déficience de base du système dans les dispositifs de carburation existants. Dans ces conditions, les complications et les difficultés présentées par les dispositifs de carburation de la technique antérieure sont évitées grâce à la présente invention qui prévoit d'une manière générale un système logique à éléments semiconducteurs, commandé électroniquement, pour déterminer le rapport carburant-air et doser le carburant d'une manière précise et, du fait qu'il comporte un générateur de gaz, alimenter le moteur en carburant complètement vaporisé. Ceci est obtenu à l'aide d'un convertisseur de dosage de carburant constitué de deux brides principales en métal fondu, montées d'une manière classique sur le collecteur d'admission.Ce convertisseur de dosage comprend, en plus d'étranglements de types classiques, un convertisseur de pression d'admission, à compensation en fonction de l'altitude, un ensemble de mesure de carburant actionné par impulsions,et un générateur de gaz intégré muni d'un réchauffeur à action instantanée à chauffage électrique. De cette manière, le carburant dosé convenablement est converti en vapeur de carburant destinée à être introduite dans le collecteur d'admission du moteur. Ainsi, le but principal de l'invention est de fournir un système de dosage de carburant à commande digitale, à fonctions de commande fixes et adaptables d'une manière complètement intégrée. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'entrée, compensé en fonction de l'altitude pour la commande du débit massique de 11 air, destiné à être intégré au système.Un autre but encore de l'invention est d'assurer la fonction de dosage du carburant au moyen d'un ensemble de dosage de carburant, à liaison rigide, commandé par impulsions. Un autre but encore de l'invention est d'assurer la conversion du carburant liquide dosé en vapeur au moyen d'un réchauffeur à action instantanée, à chauffage électrique, incorporé à l'ensemble convertisseur de dosage, en deux pièces de base. L'invention, son agencement et son mode de fonctionnement, ainsi que d'autres buts et avantages de celle-ci seront mieux compris à l'aide de la description ci-après de certains de ses modeste réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, effectuée en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe de l'ensemble d'alimentation et de dosage de carburant - la figure 2 est une vue en plan de dessus de cet ensemble - la figure 3 est une vue en coupe de l'ensemble de mesure de carburant - la figure 4 est une vue de détail en coupe de l'élément de commande de débit de la soupape électromagnétique - la figure 5 est une vue de détail en coupe de la soupape de retenue pour le refoulement et le remplissage de carburant - la figure 6 est une vue en coupe du double mécanisme de commande d'étranglement - la figure 7 est une vue en perspective de l'ensemble d'alimentation et de dosage de carburant - la figure 8 est une vue en coupe du convertisseur de pression de collecteur, du type à réluctance variable - la figure 9 est une vue en coupe de la liaison de lten- semble d'alimentation et de dosage de carburant et du convertisseur de pression da collecteur - la figure 10 est un schéma de principe du circuit du convertisseur de pression de collecteur, du type à réluctance variable, et - la figure Il est un schéma fonctionnel du système d'alimentation et de dosage de carburant à commande digitale. Les fig. 1 et 2 illustrent l'ensemble d'alimentation et de dosage de carburant à conversion de phase, à commande digitale, réalisé conformément à l'invention. L'ensemble de base est constitué par une pièce de fonderie inférieure 2, munie d'une bride, qui contient des passages d'arrivée d'air ainsi que la cavité du générateur de gaz 46, qui en fait partie intégrante, à l'intérieur de laquelle est logé le réchauffeur à action instantanée, chauffé électriquement, 3 . Ce réchauffeurest monté sur un support en céramique 5 ; un élément chauffant 4 est collé sur le réchauffeur à action instantanée 3 et des tubes éjecteurs de vapeur 6 et 6a font communiquer la cavité du générateur de gaz avec les passages d'air de l'ensemble. Une douille non mAtalli- que sert d'isolation aux conducteurs électriques 8.La pièce de fonderie supérieure 1 porte les plaques d'étranglement 11 et lla. La figure 6 montre le mécanisme de commande des étranglements ce mécanisme est monté dans une section de forme appropriée de la pièce de fonderie 2, il est composé d'une crémaillère de commande 24 qui engrène avec des pignons 23 et 23a faisant partie intégrante de l'arbre d'étranglement ; un couvercle 22 fournit une enceinte à lépreuse des saletés pour l'ensemble et maintient en place les arbres d'étranglement dans leur position de chant. La pièce de fonderie 1 comporte aussi, disposé sur la surface inférieure de sa plaque de base, l'anneau des buses distributrices de carburant 27. Le convertisseur de pression de distribution 9 est monté dans une cavité qui fait partie inté- grante de la pièce de fonderie 1.La figure 9 montre le montage du convertisseur de pression, à compensation en fonction de l'altitude, à l'intérieur de la pièce de fonderie 1. Les deux passages d'air sont reliés,par des conduits conducteurs de dépression 48, à la cavité du convertisseur 9. L'ensemble de mesure de carburant à liaison rigide, commandé par impulsions, 14 est monté sur la surface supérieure de la plaque de base de la pièce de fonderie 1. La figure 3 représente l'ensemble de mesure de carburant, à liaison rigide, commandé par impulsions.Cet ensemble est un ensemble à piston à bille , entraîné par la pression d'un fluide, commandé par une soupape électrotriagnétique qui, lorsqu'il reçoit une impulsion de l'ensemble de commande logique, alimente la soupape électromagnétique, introduisant ainsi du fluide sous pression,provenant de la pompe à carburant,dans la chambre où se déplace le piston à bille, en entrainant ensuite le piston à bille jusque sa position de refoulement maximal. Le piston à bille déplace par conséquent toujours une quantité bien précise de carburant déterminée par le diamètre et la course du piston à bille. Du fait que ces paramètres sont des constantes de construction matériellement invariables, la quantité de carburant dosée par impulsion est toujours la même.Dans son mode de réalisation pratique, l'ensemble de mesure de carburant est constitué par un corps principal 14 qui comporte deux bossages de raccorde.,lent 14a et 14b , qui en font partie intégrante, disposés arvji^lairement à ssle Gerteirie distance l'un de l'autre et destinés à être raccordés au système d'alimentation de carburant. Le bossage 14a est relié au c6té de refoulement de la pompe d'alimentation en carburant. Un conduit anguleux relie le bossage 14a à la cavité 44 du siège de la bille. Un conduit 42 relie ce conduit anguleux à la soupape de retenue de remplissage 26. Un passage de fluide 43 fait communiquer le côté aval de la soupape de retenue 26 avec la chambre de déplacement de fluide 28. Sur l'axe central du corps principal est monté l'ensemble de la soupape électromagnétique. Cet ensemble utilise une bille 18 comme élément de commande de débit actionné électromagnétiquement. La soupape électromagnétique est constituée par une pièce polaire 21 sur laquelle est fixée une douille tubulaire 20 servant de cage à la bille. La pièce polaire proprement dite est également munie d'une cheville d'arrêt de la bille 19 qui sert en même temps de guide à un ressort 16. Une bobine de fil enroulé 15 est montée à l'extrémité de la pièce polaire. Une plaque d'extrémité 45 porte le connecteur électrique 46 et sert au passage des fils de connexion de la bobine.Sur l'extrémité,opposée à la plaque d'extrémité 45, du corps principal 14 se trouve la patte de montage 17 de l'ensemble, qui contient la soupape de retenue de refoulement 27 ainsi qu'un conduit 46 qui transporte le carburant mesuré de cet ensemble à l'anneau de buses distributrices de carburant 27. Le bossage de raccordement de fluide 14b est relié, à travers un passage de fluide anguleux, au côté amont de la chambre de déplacement de fluide 28. Ce passage anguleux de fluide porte un orifice d'étranglement 50. Le bossage 14b est relié au côté d'aspiration de la pompe d'alimentation en combustible. La figure 8 illustre le mode de réalisation pratique du convertisseur de pression à réluctance variable. Ce convertisseur du type à membrane est du type à réluctance variable.Ce type de convertisseur présente d'excellentes caracté- ristiques dynamiques de réponse dues à sa fréquence propre élevée Un avantage supplémentaire réside dans le fait que ce système tolère des surcharges très élevées et est capable de résister à des chocs et à des vibrations intenses. L'excitation des bobines détectrices est assurée par un circuit simple à courant continu à semi-conducteurs du type intégré à niveau de sortie, en courant continu, élevé. Le convertisseur de pression de collecteur est constitué par un carter extérieur 34 dans lequel sont disposées deux cellules 36 et 36a porte-membrane, réalisées en un matériau non métallique.Chaque cellule 36 et 36a est munie d'une ouverture grâce à laquelle la membrane, montée entre ces cellules, est soumise à la pression du collecteur d'un côté et à la pression atmosphérique de l'autre côté ; de cette manière le signal de sortie du convertisseur de pression de collecteur se trouve automatiquement compensé en fonction de l'altitude. La membrane 37 est réalisée en un matériau magnétique perméable et est montée entre les cellules. Au centre de ces cellules sont disposées les pièces polaires 38, 38a, dont les bobines de fil enroulé 39 et 39a sont disposées concentriquement dans ces pièces polaires. L'ensemble convertisseur est fermé par un couvercle 35 sur lequel est monté le connecteur électrique 40. Des fils conducteurs, disposés à l'intérieur , relient les bobines 39 et 39a à ce connecteur. Un filtre à air est prévu sur ce couvercle pour assurer la propreté des pièces composantes intérieures en contact avec l'atmosphère. La figure 10 illustre le circuit de base utilisé dans le convertisseur de pression de collecteur à réluctance variable. Le fonctionnement de ce système est fondé sur un simple circuit en pont destiné à convertir l'inductance d'une bobine en signal de courant continu. Les bobines de convertissement L1 et L2 constituent deux bras de ce pont et des résistances R1 et R2 en constituent les deux autres bras. Les diodes du diviseur de tension à résistances ne permettent au pont de fonctionner que pendant des demi-périodes.Pendant une demi-période la diode est conductrice, en fixant un potentiel au point B ; au cours de l'autre demi-période la diode est nonconductrice et il n'y a pas de signal de sortie. Le signal de sortie est donc constitué par des impulsions d'une demi-période. Lorsque la tension du point A est supérieure à celle du point B, le signal est de polarité positive et lorsque la tension du point A est inférieure à celle du point B la polarité change de signe. Une valeur caractéristique pour L1 + L2 est de 5 % mv par volt d'excitation. La figure Il présente le schéma fonctionnel du système. Il est constitué essentiellement par le détecteur de pression de collecteur d'admission A compensé à l'altidude qui fournit un signal d'entrée représentatif du débit massique d'ai; le détecteur de température d'huile B et l'ensemble de mesure de carburant C à liaison rigide, actionné par impulsions. Tous ces sous-ensembles, à l'exception de.l'ensemble de mesure de carburant, convertissent leur tension variable de sortie constituant un signal analogique, au moyen d'un convertisseur analogique digital D, en un signal digital de sortie à plusieurs bits. Ensuite, ces données digitales de niveau variable sont traitées par l'ensemble de commande logique E et converties en un rapport carburant-air prédéterminé et par conséquent le résultat fourni par cet ensemble de commande logique est une impulsion unique qui, intégrée sur une base de temps, commande l'ensemble de mesure de carburant. Le détecteur de température d'huile fournit des données digitales à l'ensemble de commande logique et sert à faire correspondre une base de poids avec le signal d'entrée du détecteur de pression de collecteur. De cette manière, les variations de densité de l'air en fonction de la température sont introduites comme variable de traitement dans la boucle de commande. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation en carburant pour moteurs à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure, compensés en fonction de l'altitude, du débit massique d'air, un dispositif de mesure de carburant,à liaison rigide, commandé par impulsions, des moyens détecteurs de température d'huile, des moyens d'intégration à commande digitale du système total et des moyens pour convertir le carburant liquide convenablement dosé en vapeur de carburant. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure du débit massique d'air sont constitués par un convertisseur de pression à réluctance variable du type à membrane auquel la pression de collecteur est appliquée d'un côté de la membrane, l'autre côté communiquant avec l'atmosphère pour obtenir une compensation automatique en fonction de l'altitude. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de sortie du convertisseur est converti sous forme de signal digital par un convertisseur analogique/digital. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de carburant, à liaison rigide, à soupape électromagnétique commandée par impulsions, comportent un piston à bille actionné par la pression du fluide, qui déplace un volume déterminé de carburant lorsqu'il est manoeuvré. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réchauffeur à action instantanée, en principe circulaire, chauffé par résistance, disposé à l'intérieur d'une cavité fermee de l'ensemble convertisseur de dosage de carburant, le carburant mesuré étant éjecté par des conduits de buses sur le réchauffeur à action instantanée pour convertir le liquide mesuré en vapeur de carburant introduite ensuite dans le collecteur du moteur. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande de constance de température pour le réchauffeur à action instantanée, au moyen d'un détecteur monté sur le réchauffeur et un ensemble de circuits de commande électroniques pour agir sur le courant d'entrée. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens détecteurs de température d'huile, qui fournissent une base d'entrée en fonction de la température, sous forme digitale pour être intégrée au système dans l'ensem- ble central de commande logique digitale.