Brevet FR2389006A1 — publié le 19781124

La presente invention concerne un dispositif d'alimentation en combustible pour un moteur à combustion interne et elle a pour objet de réaliser un dispositif de ce type sous une forme pratique. Sous son aspect le plus large, l'invention fournit un dispositif d'alimentation en combustible pour un moteur à combustion interne ayant une pluralite de cylindres, un collecteur qui relie à une tubulure d'entrée de l'air commune les dits cylindres et un régulateur de débit d'air monté dans cette tubulure, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape commandée électriquement pour l'admission du combustible dans la tubulure d'entrée de l' air en amont du régulateur de débit et un circuit de commande électronique, qui ouvre périodiqnement la soupape d'admission du combustible pour commander le débit de celui-ci à son entrée dans le moteur en fonction dlun ou de plusieurs parametres de fonctionnement de ce dernier. Le circuit de commande est avantageusement agencé de fa çon à ouvrir la soupape d'admission a' une fréquence déterminée par le régime du moteur. Dans ce cas, la durée de chaque ouverture de la soupape d'admission peut varier en fonction d'au moins un autre-parametre de fonctionnement du moteur Des moyens peuvent être prévus pour faire faire varier automatiquement la section de la tubulure~dtentrée de l'air dans la zone de la soupape d'admission du combustible en fonction du débit d'air dans la tubulure.On peut utiliser à cet effet, par exemple, un piston asservi comme celui qui existe dans certains types de carburateurs pour faire varier à la fois la section de passage dans la tubulure d'-entrée de l'air et position du pointeau de commande du débit de combustible. Dans cette forme d'exécution, un transducteur peut être associe au piston et utilisé pour fournir un signal qui est envoyé au circuit de commande électronique comme l'un des paramètres de fonctionnement du moteur. La soupape d'admission du combustible est de préférence à commande électromagnétique et comporte une bobine ayant une pluralité d'enroulements en parallèle. Avec une-telle bobine, les temps de montée en courant peuvent etre ramenés a' un faible niveau de façon a' assurer une bonne approximation d'une relation linéaire entre le taux des impulsions envoyées à la bobine et le débit du combustible à travers la soupape. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif: Fig. 1 est un schéma-bloc d'un dispositif d'alimentation en combustible selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une soupape d'admission du combustible et d'un système de commande du débit d'air dans la tubulure d'entrée qui font partie du dispositif de fig. 1; Fig. 3 est un schéma-bloc d'une commande d'injection électronique utilisée dans la dispositif de fig. 1. Comme le montre la fig. 1, le dispositif selon l'invention comporte une soupape dtadmission du combustible commandée électroniquement, qui est désignée par la réference 10. Elle est d'une construction sensiblement traditionnelle, c'est-à-dire elle comporte une armature sollicitée par un ressort et solidaire d' un organe de commande du débit et une bobine qui, lorsqu'elle est excitée, provoque le déplacement de l'armature contre la force du ressort dans le sens d'un écartement du dit organe de son siè- ge.La soupape 10-diffère des soupapes d'admission à commande électromagnétique traditionnellement utilisées dans les dispositifs dtinjection de moteurs à essence en ce que sa bobine est constituée par plusieurs enroulements en parallèle, comportant chacun un nombre de spires relativement faible. Un tel agencement assure une faible impédance (principalement inductive) de la bobine, de sorte que lorsqu'elle est excitez par des impulsions, on peut obtenir des montées en courant rapide et, comme il a e' été expliqué plus haut, la soupape peut s'ouvrir très rapidement. La soupape 10 est disposée de façon à envoyer, lorsqu' elle est ouverte, un jet de combustible dans le passage Il d'en-trée de l'air dans un moteur 12, en amont d'un régulateur de débit d'air en forme de papillon 13 relié de la manière habituelle à un moyen de commande qui, dans le cas de l'application de l'in- vention à un moteur d'automobile, est la pédale de l'accélérateur. La tubulure d'entrée Il est reliée, comme cela est habituel dans les moteurs d'automobiles, aux cylindres 15 par les branches d' un collecteur ou culotte d'admission d'air 14. Une commande du debit d'air 16 à piston asservi est éga- lement montée sur la tubulure d'admission Il et fonctionne auto matiquement pour faire varier la section de passage de l'air dans la zone où le combustible doit être injectée par la soupape 10. Cette commande 16, qui est représentée plus en détail à la fig. 2, comporte un piston composé désigné par la référence géné rale 17, dont une partie de plus petit diamètre 17a traverse un trou calibré formé dans la paroi de la tubulure d'admission Il et--a son extrémité libre en regard de la soupape d'injection 10. Une partie de plus grand diamètre 17b du piston 17 coulisse dans un cylindre 18. Comme on peut le voir à la fig. 2, l'extrémité du cylindre 18 adjacente à la paroi de la tubulure d'entrée Il de l'air, est reliée à l'intérieur de la tubulure en amont de l'extrémité saillante de la partie 17a du piston 17 par un taraudage 19.Un passage 20 dans le piston 17 fait communiquer l'ex- trémité opposée du cylindre 18 avec l'intérieur de la tubulure d' air i1, en aval de la partie 17a du piston, mais en amont du papillon li Un ressort 2i agit entre le piston 17 et le cylindre 18 pour solliciter le piston en direction de l'intérieur de la tubulure d'admission i1. Lorsque l'air circule à l'intérieur de celles ci, la pression agissant sur la face annulaire de la partie de plus grand diamètre 17b du piston 17 est supérieure à celle agissant sur l'autre face de cette même partie, et il en résulte une force nette qui s'exerce sur le piston de bas en haut (dans la figure) et augmente avec le débit d'air.Le piston tend alors à se déplacer vers le haut contre l-'action-du ressort 21, mais ce déplacement provoque une augmentation de la section de passage de l'air autour de l'extrémité en salllie de la partie 17a, ce qui, à son tour, diminue la différence entre les deux pressions précitées. Dans la pratique, le ressort 21 est très léger et la relation entre le débit volumique de l'air et le déplacement du piston 17 est sensiblement linéaire, sauf pour les débits très faibles, où la force du ressort prend une importance relative. La commande 16 comporte un transducteur de déplacement linéaire 2é, qui fonctionne de manière bien connue pour fournir un signal de sortie électrique en relation linéaire avec le dé- placement du piston 17. Comme le montre la fig. 1, le signal en voyé par le transductear 22 arrive comme paramètre de commande principal à un circuit de commande électronique 23 du type de ceux généralement utilises dans l-es dispositif dtinjection à com- mande electronique. Drautres-signaus representant des paramètres de fonctionnement du moteur, comme la température du liquide de refroidissement du moteur (pour permettre l'enrichissement du mélange lors des départs à froid), la pression et la température de 1 'air sont également envoyes au circuit électronique- 23, ainsi que des signaux de synchronisation, en provenance d'un transducteur 24-de position angulaire du vilebrequin, qui peut être simplement le rupteur du dispositif d'allumage du moteur. La fig. 3 montre un circuit de commande d'injection 30 qui est mis en action périodiquement en synchronisme avec le moteur par un dispositif de synchronisation 30a actionné comme une des fonctions du transducteur 24 représente à la fig. 1. Le circuit de commande d'injection 30 est agencé pour commander la soupape 10, étant muni à sa sortie d'un transistor 31 dont ltémet- teur est à la masse et dont le collecteur est relié à une source de tension-par 1'intermédiaire des deux bobines de la soupape en parallèle. La durée d'ouverture de la soupape à chaque déclenchement est commandée en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la position du piston 17 détectéetpar 1'intermédiaire du transducteur 22 Le circuit comporte une mémoire ROM 1 à lecture seulement, de type matriciel à diodes, telle que celle décrite dans les demandes de brevet britanniques NOS 59506/71 et 33235/72 de la Demanderesse. Cette mémoire ROM l reçoit à une entrée un signal numérique de trois bits et à une autre entrée un signal numérique de quatre bits et elle produit un signal de sortie de huit bits qui est variable indépendamment avec les deux signaux d'entrée de manière connue.Les deux signaux d'entrée sont tirés respectivement d'un transducteur de vitesse numérique 32 et di un convertisseur analogique/numérique 33 associé au transducteur de position du piston 22. Le convertisseur 33 produit un signal numérique de sept bits, mais seuls les trois bits les plus importants sont envoyés à la mémoire ROM 1 par 1'intermédiaire d'un circuit d'incrémentation 34. De même, le transducteur 32 produit un signal numérique de huit bits qui est fonction du régime du moteur, mais seuls les quatre bits les plus importants de ce signal sont envoyés a la mémoire ROM 1 par 1'intermédiaire d'un vautre circuit d'incrémentation 35. Les quatre bits les moins importants des signaux sor tant es transttciteurs 32, 33 sont envoyes à deux circuits addi tionneurs 36, 37, qui reçoivent aussi des signaux provenant d' une seconde mémoire à lecture seulement ROM 2, dont l'adressage est effectué par un compteur à cinq bits 38. La borne de transfert de chaque circuit additionneur 36, 37 est reliée à une en triée du circuit d'incrémentation associé 34 ou 35, de sorte que la sortie de ce dernier est augmentée de 1 à son bit le moins important chaque fois qu'une impulsion apparaît à la borne de transfert du circuit additionneur 36 ou 37.L'unite de mémoire ROM 2 est programmée de façon à produire un signal de sortie variant de façon cyclique, qui est envoyé aux deux circuits additionneurs 36, 37, de sorte qu'en fait, et comme décrit dans la demande de brevet britannique NO 59 506/71 de la Demanderesse, il est tenu compte dans l'adressage de la mémoire ROM 1 des bits les moins importants des signaux produits par les transducteurs 32, X , ce qui donne un effet d'interpolation entre les valeurs distinctes des paramètres mesurés par les transducteurs. Le signal de huit bits sortant de 1'unité de mémoire ROM 1 est divisé en deux parties, les six bits les plus importants étant envoyés à un compteur binaire à six bits. Le compteur 40 -est armé par une impulsion reçue à son entrée 40a et ila une entrée HORLOGE 40b, à laquelle parviennent des impulsions d'horloge qui le font compter dans le sens croissant. I1 a une sortie de transfert 40c, à laquelle apparat une impulsion logique d'état 'O' lorsque tous les étages du compteur 40 sont à l'étant '1'. Le circuit comporte un générateur dwimpulsions d'horloge 42, dont la fréquence peut varier en fonction d'un ou de plusieurs paramètres supplémentaires du moteur, comme la température de l'air, celle du liquide de refroidissement du moteur ou encore la composition des gaz d'échappement-. Le signal de sortie du générateur 42 est envoyé à une borne d'une porte NON-OU 43, dont la sortie est reliée à 1'entrée 40b du compteur 40. Elle est aussi reliée à une borne d'une porte NON-ET 44 et a une entrée d'inversion d'une porte NON-OU 45, dont une autre entree reçoit le signal venant de la sortie 40c du compteur 40.Les portes 43 et 44 ont tous deux des entrées reliées à la borne de transfert 46a d'un compteur binaire a trois bits 46, dont l'entrée horloge est reliée à la sortie de la porte 44. Les étages des deux bits les plus importants dlu compteur 46 sont reliés à un circuit de polarisation 47, de sorte que chaque fois que le compteur 46 est ar mé par une impulsion arrivant à sa borne 46c, ces deux étages sont amenés à l'ôtant '0'. L'étage restant est programmable par l'intermédiaire d'une porte NON-OU 48, ainsi qu'il sera expliqué plus loin. L'effet du circuit décrit est de produire une temporisation de six ou de sept impulsions entre l'excitation des comteurs 40, 46 et la marche du compteur 40 au rythme des impulsions d'horloge. Ainsi, au début, un signal d'état logique '1' sera envoyé par la borne 46a aux deux portes 43 et 44, de sorte que la porte 43 ne transmettra pas les impulsions venant de l'horloge 42, tandis que la porte 44 le fera. Les impulsions feront marcher le compteur 46, dont l'ôtant initial aura été amené soit à 000, soit à 001, suivant qu'il y a ou non un signal à la sortie de la porte 48. Dans le premier cas, il y aura une temporisation de sept impulsions avant que le signal disparaisse à la sortie 46a, tandis que dans le second cas, la temporisation ne sera que de six impulsions.La disparition de ce signal de sortie permet à la porte 43 de transmettre les impulsions au compteur 40, mais bloque la porte 44. La marche du compteur 40 commence donc. L'impulsion d'horloge qui met le compteur 40 à son compte maximum provoque l'envoi d'une impulsion par la porte 45 à un circuit 50 de compensation de la tension de la batterie, qui produit une temporisation qui dépend de la tension de la batterie du véhicule. Si la tension de batterie est faible, la temporisation est augmentée et ceci compense le supplément de temps nécessité pour que les injecteurs s'ouvrent dans ces circonstances Le circuit 50 produit une impulsion envoyée aux bornes d'armement 40a et 46c des compteurs 40 et 46. Le compteur binaire à cinq bits 38 est actionné de façon cyclique par des impulsions provenant d'une porte NON-OU 51 dont les entrées reçoivent des signaux de la sortie 40c du compteur 40 et du circuit de compensation 50. il en résulte que le cycle suivant se replète: (a) une impulsion venant de la sortie 40c du compteur 40 par I' intermédiaire de la porte k5 bascule le circuit 50 de com pensation de la tension de batterie; (b) pendant une temporisation qui est fonction de la tension de la batterie, les compteurs 40, 46 sont armés aux valeurs ini tiales déterminées respectivement par 1'unité de mémoire ROM 1 et la porte 48; (c) le compteur 46 est amené par les impulsions d'horloge à son compte maximum; (d) le compteur 40-est amené par les impulsions d'horloge à compte maximum. La longueur totale de cette séquence est la-somme de la temporisation (b), du temps de comptage Cc) et du temps de comptage (d). A la fin de ce cycle, une impulsion est produite par la porte NON-OU 51 pour actionner-le compteur 38 qui modifie le code de sortie de la mémoire ROM 2 et les signaux d'entrée des circuits d'incrémentation 34 et 35. Une impulsion venant de la porte 45 redéclenche le circuit 50 de compensation de la tension de batterie pour arrêter l'horloge 42 et ramener le compteur 40 à 'état de sortie de la mémoire ROM 1. La porte 48 a deux entrées donc chacune reçoit une impulsion provenant de l'une respective de deux portes NI-OU 52, 53. La porte 53 a une entrée qui reçoit une impulsion de la sortie correspondant au bit le moins important de la mémoire ROM 1 et la porte 52 a une entrée qui est reliée à la sortie correspondant au bit immédiatement plus important dé la dite mémoire. Une autre entrée de la porte 52 est reliée à la sortie d'un multivibrateur bistable 54 commandé par le signal de sortie de la porte 51, de sorte que la borne de la mémoire ROM 1 correspondant a ce bit immédiatement plus important est interrogée sur des cycles alternés. L'autre entrée de la porte 43 reçoit un signal provenant de la sortie d'une porte NI-ET 55, dont une entrée est reliée à la sortie du multivibrateur bistable 54, tandis que 1' autre entrée est reliée à la sortie d'un second multivibrateur bistable 56 commandé par la sortie précitée du premier multivibrateur 54. Grâce à cet agencement, la sortie de la mémoire ROM 1 correspondant au bit le moins important est interrogée au troisième cycle de chaque groupe successif de quatre cycles. Le circuit de commande d'injection 30 ouvre la soupape 10 au moment de la première impulsion de sortie du circuit 50 après enclenchement par impulsion de synchronisation provenant du vilebrequin et il la ferme au moment de la 33ème impulsion émanas de ce circuit 50. La soupape reste donc ouverte pendant un cycle complet de 32 de la mémoire ROM 22. Le signal envoyé par le circuit 50 à l'horloge 42 main-tient le signal de sortie de celle-ci à un état faible pendant la période active du circuit -50. Il en résulte que 1 'oscillateur commence avec une période de synchronisation complète lorsque l'impulsion de sortie du circuit 50 est terminée. Avec l'agencement qui vient d'etre décrit, la vitesse d'écoulement de l'air dans la tubulure d'entrée 13 est, dans la zone de la soupape d'injection-lO, maintenue à une valeur assez élevée, même pour de faibles débits volumiques,et il en résulte une bonne pulvérisation du combustible injecté par la soupape 10. Le circuit de commande électronique peut être facilement agencé de manière à convenir aux caractéristiques d'un moteur donné en programmant de façon appropriée la mémoire qu'il comporte. Etant donné que 1'injecteur 10 doit fonctionner i une fréquence élevée lorsque le moteur tourne à bas régime, il est désirable qu'il s'ouvre rapidement au commencement de chaque impulsion sortant du circuit électronique 23. Les multiples enroulements en parallèle de la bobine favorisent cette entrée en action rapide et, en outre, on peut faire en sorte que l'potage de sortie du circuit de commande 23 produise une "pointe" de tension éle vée très courte au commencement dé chaque impulsion. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'alimentation en combustible pour un moteur à combustion interne ayant unie pluralité de cylindres, un collecteur qui relie-ces cylindres à une tubulure d'entrée de l'air et un régulateur de débit d'air monté dans cette tubulure, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape commandée électri quement pour l'admission du combustible dans la tubulure d'entrée de l'air, en amont du régulateur de débit, et un circuit de commande électronique, qui ouvre périodiquement la soupape d'admission du combustible pour commander le débit de celui-ci à son entrée dans le moteur en fonction d'un ou de plusieurs paramètres de fonctionnement de ce dernier. 2.- Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que le circuit de commande électronique fonctionne pour ouvrir la soupape d'admission du combustible à une fréquence déterminée par le régime du moteur. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée d'ouverture de la soupape d'admission du combustible varie en fonction d'au moins-un autre paramètre de fonctionnement du moteur. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire varier automatiquement la section de passage de la tubulure d'entrée de l'air dans la zone de la soupape d'admission en fonction du débit de l'air dans la tubulure. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la section de passage comportent un piston asservi dont une extrémité saille à 1'intérieur de la tubulure d'entrée près de la soupape d'admission et qui réagit à la pression de l'air dans la tubulure en amont et en aval de son extrémité saillante. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un transducteur associe au piston fournit un signal qui varie en fonction de la position de-ce dernier, le dit signal é- tant envoyé au circuit de commande électronique comme étant un des paramètres de fonctionnement du moteur. 7.- Dispositif selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape d'admission du combustible est a' commande électromagnétique et comporte une bobine ayant une pluralité d'enroulements en parallèle.