Brevet FR2286286A1 — publié le 19760423

La plupart des moteurs d'automobile actuels utilisent pour effect uer le dosage du mélange air/carburant admis par-le moteur, un organe dit carburateuç dont la fonction principale est d'assurer la proportionnalité entre l'air aspiré et le carburant nécessaire à la combustion. Le carburateur est un organe simple basé sur la mesure du débit d'air par un organe déprimogène dit Venturi dont la dépression fournit l'énergie motrice à l'aspiration de l'essence à partir d'une cuve à niveau constant, la pression régnant dans cette cuve étant autant que possible constant te et égale à la pression atmosphérique. Un tel système fonctionne très correctement tant que le débit à travers l'organe de mesure (Venturi) est un débit permanent, mais dès que le débit devient pulsé comme dans le cas du moteur à combustion interne la fréquence de pulsation du débit devient un facteur de perturbation du fonctionnement du carburateur. I1 est connu, pour palier aux perturbations dues à ces pulsations de relier la cuve au système d'admission vibrant afin de créer un second système vibrant, en opposition de phase avec le premier transmettant à la cuve et au-dessus du niveau d'essence une vibration capable de corriger la perturbation introduite par le système d'admission d'air. I1 est d'autre part connu de corriger le rapport air/carburant de différentes manières ,notamment en introduisant une dépression au-dessus du niveau de cuve; Si tous ces systèmes simples sont capables d'effectuer une correction de dosage, il devient très compliqué de les appliquer sur un moteur à combustion interne d'une manière automatique et itdevient surtout très compliqué de les faire fonctionner sur toute la bande de fréquence du système d'aspiration. En effet, par exemple, un système vibrant de fréquence donnée transmettant une vibration sur le dessus du niveau d'essence permettra de corriger un point ou une zone de fonctionnement mais perturbera une autre zone. Une dépression transmise au-dessus du niveau corrigera la zone perturbée, mais corrigera également la zone non perturbée et donc sera inutile. La discrimination des zones perturbées et non perturbées ne pouvant se faire que par des moyens très compliqués et très comateux. Il est d'autre part connu d'effectuer la régulation du mélange air-essence de moteurs à combustion interne ne en agissant soit sur le débit d'essence, soit sur le débit d'air, soit sur leur rapport, à partir des informations fournies par une sonde mesurant la teneur en oxygène ou CO des gaz d'échappement. Néanmoins la réalisation pratique d'un tel principe, par des dispositions simples, peu comateuses, et efficaces à tous les régimes, c > est-à-dire résolvant les problèmes exposés plus haut, pose des problèmes complexes. le but de l'invention est de fournir un dispositif remplissant ces conditions. L'invention a pour objet un dispositif pour la régulation du dosage du mélange air/essence d'un moteur à combustion interne fourni par un dispositif de dosage tel qu'un carburateur, cette régulation étant effectuée sur la base des informations fournies par une sonde analysant les gaz brillés et délivrant un courant électrique variable en fonction de leur composition, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne dont l'ouverture est commandée par tous moyens électriques appropriés provoquant la fermeture de l'électrovanne lorsque le signal fourni par la sonde indique un mélange trop riche, un premier conduit transmettant dans la cuve à niveau constant, au-dessus du niveau d'essence, la dépression régnant dans le corps du dispositif de dosage dans la zone ou débouche le conduit d'arrivée d'essence, et un second conduit reliant ladite cuve à la pression atmosphérique, ledit conduit étént contrelé par ladite électrovanne. Le fonctionnement est le suivant Lorsque le mélange est à richesse normale, la sonde ne fournit aucun signal de fermeture, la pression audessus de la cuve est sensiblement la pression atmosphérique, et le fonctionnement du carburateur est celui d'un carburateur ordinaire. Si le mélange devient trop riche, la sonde envoie un signal qui provoque la fermeture de l'électrovanne. La pression régnant dans la cuve devient la pression régnant au col du venturi et la charge motrice assurant le débit de carburant baisse. I1 est en effet connu que la charge motrice assurant le débit du carburant est égale à la différence entre la pression régnant sur le niveau d'essence dans la cuve et la pression régnant dans le corps du carburateur à ltemplace- ment oÙ débouche le conduit d'arrivée d'essence, notamment le col du venturi. Cette baisse de débit appauvrit le mélange jusqu' à réouverture de l'électrovanne. En pratiqùe, par différents moyens de stabilisation, le système aboutit à une modulation de la dépression régnant dans la cuve à niveau constant et à sa régulation en fonction de la composition des gaz brillés. L'invention vise également les dispositions ci-après a) le carburateur est du type comportant un venturi dans lequel débouche l'arrivée d'essence et le premier conduit relie le col dudit venturi à la cuve à niveau constant b) le carburateur est d'un type ne comportant pas de venturi et le premier conduit transmet, à la cuve du niveau con--stant, la pression régnant dans un venturi auxiliaire placé dans le carburateur c) un orifice calibré est prévu sur le premier conduit reliant la cuve à niveau constant et le col du venturi pour réduire la dépression transmise à la cuve par ce conduit d) un troisième conduit relie la cuve à niveau constant à la pipe d'admission, en aval du carburateur. Cette disposition permet de remédier aux insuffisances du niveau de la pression régnant dans le venturi lorsque le moteur tourne à bas régime. e) Ledit troisième conduit comporte un orifice calibré réduisant la pression transmise f) un volume tampon est prévu entre le niveau d'essence et l'électrovanne ; g) l'électrovanne est du type à action progressive, ctest-à-dire qu'elle obture le conduit de mise à l'air libre proportionnellement à la grandeur du signal qutel- le reçoit h) l'électrovanne est commandée à partir de la sonde par l'intermédiaire dlun circuit électronique fournissant des impulsions dont la fréquence de récurrence est constante et la durée variable en fonction des variations du courant fourni par la sonde entre deux limites prédéterminées, tandis qu'au delà de ces limites l'électrovanne se trouve complètement ouverte ou complètement fermée i) des moyens sont prévus pour mettre éventuellement hors circuit le dispositif lors de la marche à certains régimes tels que le ralenti ou pleins gaz. L'invention est plus amplement décrite avec référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation de l'invention les figures 2 et 3 représentent deux variantes de la figure 1 la figure 4 est un schéma de circuit électronique de commande. Dans l'exemple de la figure 1 on voit que le dispositif selon l'invention est appliqué à un dispositif de dosage ou carburateur 1 du type comportant un venturi 2 au col duquel débouche une arrive d'essence 3 contrôlée par un orifice calibré 4, ladite essence provenant d'une cuve à niveau constant 5 alimentée en 6 Un tel dispositif est connu depuis de longues années, et n'est représenté que schématiauement. Toutes les dispositions et perfectionnements de la technique moderne peuvent lui être appliquées sans sortir du cadre de l'invention. Conformément à l'invention, un premier conduit 7 relie le col du venturi 2 à la cuve à niveau constant, au-dessus du niveau d'essence, et un second conduit 8 relie ladite cuve à la pression atmosphérique ; dans l'exemple représenté le conduit 8 est relié à la pipe d'admission 9 en amont du carburateur, c'est-à-dire en un point ou l'air est à une pression voisine de la pression atmosphérique et filtré. le conduit 8 est contrôlé par l'électrovanne 10 elle-meme commandée par la sonde 11 placée dans la pipe d'échappement 12 du moteur. La sonde 11 et une sonde analysant les gaz brillés, du type connu fournissant un courant électrique variable en fonction de la teneur des gaz brayés en oxygène, oxyde de carbone ou autres éléments caractéristiques du dosage air/carburant du moteur (hydrocarbures, produits nitrés, température, etc..). La commande de l'électrovanne 10 est opérée par l'intermédiaire de tout circuit électrique ou électronique approprié 13. Le principe de fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsque l'électrovanne 10 est ouverte, ce qui correspond au fonctionnement d'un carburateur ordinaire, la charge motrice assurant l'entratnement et le débit du carburant à travers le conduit 3 est égale à la différence entre la pression atmosphérique qui règne dans la cuve et la pression régnant au col du venturi 2. Conformément à l'invention, le circuit 13 de commande de l'électrovanne est agencé de telle sorte que I lé- lectrovanne se ferme lorsque le signal fourni par la sonde indique un excès de richette du mélange air/essence. Dès lors, la pression régnant sur la cuve baisse, et la charge motrice ci-dessus tombe à une valeur qui peut, théoriquement au moins, devenir nulle, puisque la pression qui règne sur la cuve tend à devenir égale à celle régnant au col du venturi 2. le mélange air/essence est donc appauvri jusqu'à ce que la sonde cesse d'envoyer le signal de fermeture. La stahilisation du système est assurée d'une part par le volume d'air 14 au-dessus du niveau d'essence, qui sert de volume tampon, et qui peut 8tre augmenté à volonté,si nécessaire, par un volume auxiliaire 15, de toute grandeur convenable, comme représenté en pointillé. D'autre part, la soupape lOa de l'électrovan- ne 10 sera de préférence agencée pour fournir une fermeture progressive de sorte que les variations de pression soient amorties. Pour éviter que la pression sur cuve ne tombe à une valeur trop voisine de la pression au col du venturi 2, l'invention prévoit également que cette fermeture puisse rester incomplète, l'électrovanne-10 introduisant seulement sur le conduit 8 une perte de charge variable telle que la pression sur la cuve varie entre la pression atmosphérique et une limite inférieure prédéterminée. De même, le conduit 7 comportera de préférence un orifice calibré lo réduisant à toute valeur appropriée la dépression transmise à la cuve. Par exemple, à pleine charge, le calibrage 1o réduira la dépression du venturi 2 de 100 g à 50 g. Ainsi la charge motrice en 3 ne tomme jamais à zéro mais varie entre la charge motrice d'un carburateur normal et une charge motrice diminuée d'une valeur prédéterminée. On obtient donc ainsi une véritable modulation de ladite charge motrice en fonction de la composition des gaz brillés. Cependant, aux faibles régimes du moteur, la dépression régnant au col du venturi 2 est très faible et la dépression introduite par le conduit 7 sur la cuve 5 peut store insuffisante pour apporter la correction nécessaire. C'est pourquoi l'invention prévoit de transmettre à la cuve la dépression régnant dans la pipe d'admission 17, en aval du carburateur 1 par le troisième conduit 18 qui sera, de préférence étalement calibré en 19. Ainsi, aux faibles régimes, où la dépression en 17 est forte, tandis que celle régnant au col du venturi 2 est faible, c' est le canal 18 qui assurera la correction de charge motrice. Par contre, dès que le régime augmente, la dépression dans le collecteur baisse et la dépression régnant dans le col au venturi 2 augmente.Le conduit 7 prend alors le relais du conduit 18 et détermine la correction. L'oririfice calibré 19 sera par exemple, déterminé pour ramener la dépression en 17 d'une valeur de l'ordre de 450 g (ralenti) à moins de 20 g, par exemple entre 4 et 15 g. Un calibrage 27 sera avantageusement prévu en aval dus calibrages 16 et 19. Sa fonction est de filtrer les vibrations sur la cuve en cas d'utilisation de canalisations d'un certain volume. L'esemple de la figure 2 se rapporte à un carburateur à dépression constante du type décrit dans le brevet français nO 73.23919 déposé le 29.6.1973 au nom de la Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine et de la Société Les Usines laprade. Pour sa description et son fonctionnement il suffira de se reporter audit brevet. Dans un tel carburateur il n'y a pas de venturi et la charge motrice est constituée par la différence de pression entre la cuve à niveau constant et la zone 2 où débouche le conduit d'essence 3. la dépression dans cette zone est théoriquement constante, ainsi que l'indique 11 appellation usuelle de ce type de carburateur, mais en fait elle varie dans certaines limites, et cette variation est fonction du débit d'air qui traverse le carburateur. Une telle variation est suffisante pour le fonctionnement du dispositif selon l'invention moyennant un dimensionnement approprié des calibrages 16 et 19 et de la soupape 10a de l'électrovrnne 10. Dans 1' exemple de la figure .,, qui se rapporte à un carburateur du meme type (à dépression constante) on a placé dans le corps du carburateur un venturi auxiliaire 2a qui transforme en dépression le débit d'air traversant le carburateur. Cette dépression est transmise par le conduit 7 a la cuve 5 et tout le reste du dispositif est inchangé. La figure 4 illustre un circuit électronique convenant à la commande de 1'électrovanne 10 par la sonde 11. Ce circuit fournit en effet des impulsions ayant une fréquence de récurrence constante et une durée variable en fonction des variations du courant fourni par la sonde entre deux limites prédéterminées au delà desquelles l'électrovanne se trouve dans sa position d'ouverture maximum ou dans sa position de fermeture maximum. Un tel circuit est décrit en détail au brevet français nO 74.18028 du 24 mai 1974 au nom des mêmes demandeurs. Dans ce circuit la tension fournie par la sonde Il est, (après filtrage en 20) comparée en 21 à une tension stabilisée à un niveau de référence éventuellement réglable fournie en 22,23, l'écart obtenu est comparé en 24 aux impul sions fournies par un générateur d'impulsions en dents de scie 25 d'amplitude et de fréquence fixe, les impulsions en résultant étant (après amplification en 26) utilisées à la commande de l'électrovanne 10. la comparaison en 21 est effectuée par un comparateur amplificateur d'écart qui fournit une tension égale ou proportionnelle à la différence entre la tension de sonde et la tension stabilisée, laquelle constitue une tension de réfé rence définissant la composition des gaz brayés que Ion désire obtenir dans les gaz d'échappement0 le gain de l'amplificateur 21 est réglable, ce qui permet de régler la bande de tension dans laquelle se si- tuent les écarts ainsi mesurés. A la sortie du comparateur 24, qui compare les valeurs instantanées des tensions fournies en 21 avec celles fournies par le générateur de signaux en dents de scie on obtient donc - soit un signal positif permanent si la tension fournie en 21 est supérieure à l'amplitude des dents de scie - soit un signal négatif permanent si cette tension est inférieure ou égale à l'amplitude des dents de scie, - soit des impulsions en créneaux, de fréquence de récurrence fixe et de durée propDrtionnelle à la tension fournie en 21 si celle-ci est comprise entre lesXlimites pré cédentes. L'amplificateur 26 adopte la puissance des signaux aux caractér stiques propres de l'électrovanne 10. Le dispositif comprend avantageusement des moyens (non représentés) pour mettre hors circuit la rgulation lors du fonctionnement au relenti et à pleine charge. De tels moyens sont connus en eux-m & es et l'un d'entre eux est décrit, notamment, au brevet français nO 74.18028 précité. L'invention pourra être réalisée aussi bien sous la forme d'un dispositif anti pollution pour carburateurs que sous la forme d'un carburateur anti-pollution. Dans le premier cas les différents éléments de l'invention sont ajoutés à un carburateur existant ; le second cas donne lieu à la fabrication d'un carburateur nouveau intégrant les dispositions de l'invention. Différentes variantes ou adjonctions peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le conduit 18 peut être supprimé et remplacé par un amplificateur de dépression placé sur le conduit 7 et permettant ae relever aux valeurs convenables la dépression régnant dans le carburateur aux faibles ré timesO REVLN DICATIONS 1. Dispositif pour la régulation de dosage de mélange air/essence d'un moteur à combustion interne fourni par un dispositif de dosage tel qu'un carburateur,cette régulation étant effectuée sur la base des informations fournies par une sonde analysant les gaz branlés et délivrant un courant électrique variable en fonction de leur composition, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne dont l'ouverture est commandée par tous moyens électriques appropriés provoquant la fermeture de l'électrovanne lorsque le signal fourni par la sonde indique un mélange trop riche, un premier conduit transmettant dans la cuve à niveau constant, au-dessus du niveau d'essence, la dépression régnant dans le corps du dispositif de dosage dans la zone oV débouche le conduit d'arribée d'essence, et un seconS6onduit reliant ladite cuve à la pression atmosphérique, ledit conduit étant controlé par ladite électrovanne. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carburateur est du type comportant un venturi dans lequel débouche l'arrivée d'essence et le premier conduit relie lê col dudit venturi à la cuve à niveau constant 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carburateur est d'un type ne comportant pas de venturi et le premier conduit transmet à la cuve à niveau constant la pression régnant dans un venturi auxiliaire placé dans le carburateur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un orifice calibré est prévu sur le premier conduit reliant la cuve à niveau constant et le col du venturi pour réduire la pression transmise à la cuve par ce conduit. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un troisième conduit relie la cuve à niveau constant à la pipe d'qdmission, en aval du carburateur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendieations précédentes, caractérisé en ce que ledit troisième conduit comporte un orifice calibré réduisant la pression transmise. 7o Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un volume tampon est prévu entre le niveau d'essence et l'électrovanne. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électro- vanne est du type à action progressive et obture le conduit de mise à l'air libre proportionnellement à la grandeur du signal qu' elle reçoit. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'électrovanne varie entre une position d'ouverture maximum et une position de fermeture maximum non totale. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrovanne est commandée à partir de la sonde par l'intermédiaire d'un circuit éldotronique fournissant des impulsions dont la fréquence de récurrence est constante et la durée variable en fonction des variations du courant fourni par la sonde entre deux limites prédéterminées tandis qu'au delà de ces limites l'électrovanne se trouve complètement ouverte ou complètement fermée. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la tension fournie par la sonde est comparée à une tension stabilisée à un niveau de référence éventuellement réglable, l'écart obtenu étant comparé aux impulsions fournies par un nérateur d'impulsions en dents de scie d'amplitude et de fréquence fixes, les impulsions en résultant étant utilisées à la commande de l'électrovanne. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le circuit électronique est tel que décrit et revendiqué au brevet français nO 74 18028 déposé le 24 mai 1974 au nom des demandeurs. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mettre hors circuit le dispositif lors de la marche à certains régimes tels que le ralenti ou pleins gaz.