Brevet FR2437498A1 — publié le 19800425

La présente invention, due à la collaboration de MM. Maurice BILLE et Jean-Michel SARRASIN, se rapporte à la régulation thermostatique d'un gaz et plus particulièrement à la régulation par l'intermédiaire d'un système électronique de l'admission de l'air au carburateur, au moyen d'un clapet placé entre l'arrivée d'air froid et d'air chaud du filtre à air. Actuellement, cette régulation air chaud/air froid se fait par l'in termédiaire de systemes thermostatiques à cire, commandés par une tringlerie. On trouve, par ailleurs, des systèmes utilisant la dépression pneumatique du carburateur, basés sur des systèmes pneumatiques commandant le volet ou le clapet d'aspiration en fonction des écarts de température. D'une part, l'utilisation d'élément à cire ne permet la régulation que dans une plage restreinte de température, immuable dans le temps. D'autre part, il est difficile de positionner cet élément, la transmission de l'information ne se faisant que par des systèmes mécaniques ; les courses utilisables sur la plage de température sont très limitées, entrainant des difficultés de réglage et une imprécision dans la position du clapet. Les temps de réponse des éléments à cire sont longs. Les systèmes pneumatiques, plus souples quant à l'implantation de la prise d'information, présentent l'inconvénient d'utiliser une source gie variable. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant la présente invention, la régulation thermostatique se fait par l'intermédiaire d'un système électronique comportant une prise dtinfor- mation, un système d'amplification et un élément moteur commandant le clapet. Ces divers organes utilisent comme source d'énergie le courant continu délivré par la batterie du véhicule. Suivant l'invention le système électronique de régulation thermostatique de l'admission de l'air dans un carburateur pour un moteur à combustion interne, qui est du type comportant un clapet entre l'arrivée d'air froid et d'air chaud du filtre à air et une sonde de température disposée dans la tubulure d'admission d'air dans lequel ledit clapet est réglé en position par un organe moteur en fonction de l'information fournie par ladite sonde de température, est caractérisé en ce que le courant alimentant ledit organe moteur provient de la sortie d'un amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un étage de puissance et en ce que l'amplificateur différentiel est connecté par une de ses entrées à la sortie d'un potentiomètre de recopie solidaire de Itorgane moteur et par sa seconde entrée à la sonde de température associée à un système d'étalonnage. Les avantages principaux d'un système électronique de régulation thermostatique suivant 11 invention sont les suivants Le temps de réponse de ce système est beaucoup plus rapide que celui des systèmes existants. Par ailleurs, il est possible de le régler en fonction des besoins, en jouant sur les rapports des paramètres électroniques. Les possibilités de réglage (plage de température) sont infinies et permettent d'adapter ces dernières en fonction d'une utilisation ultérieure, en particulier, l'adaptation aux normes en usage dans le pays auquel est destiné le véhicule est très facile à réaliser. La fiabilité du système étant celle des éléments électroniques est au moins équivalente à la fiabilité des systèmes existants et la précision est beaucoup plus importante. L'implantation des sondes est beaucoup plus souple et la liaJssn entre celles-ci et l'élément moteur se fait uniquement par l'intermédiaire d'un fil. Il est possible d'intégrer ce système de régulation dans un multiplexage. Avantageusement, l'organe moteur est soit de type électromagnétique, soit de type électrodynamique, soit un électro-aimant linéaire à course définie comprise entre 5 et 10 mm, soit un moteur pas à pas. D'autres caractéristiques xessortirorlt de la description qui suit et qui n'est donnée qutà titre d'exemple. A cet effet, on se reportera au dessin joint illustrant, dans une figure unique, un mode de réalisation non limistatif de l'invention. A la figure unique, l'aecumulateur du véhicule délivre sur un conducteur 1, une tension à travers des diodes de protection 2 et 3 qui protègent l'ensemble de l'installation, en particulier, contre une inversion de polarité au niveau des bornes de l'accumulateur qui n'a pas été représenté. Une diode Zener 4 en série avec une rosis tance 5 limite cette tension, de façon, en aval, à ne plus etre tributaire des fluctuations émanant de la tension de la batterie. A ce niveau, il est possible d'adjoindre un condensateur polarisé filtrant les parasites éventuels Dans cette partie du circuit fournissant le courant nécessaire au fonctionnement du système dans la veine d'air dont on désire réguler la température, dans le cas présent, dans la tubulure principale d'admission d'air au carburateur d'un moteur à combustion interne est disposée une sonde de température 6 qui est un composant électronique, dont la résistance varie en fonction de la température, du type sonde platinium ou thermistance désignée par CTN ou CTP. Afin de délimiter la plage de température sur laquelle on désire obtenir la régulation, on adjoint en série à cette sonde 6 une résistance réglable 7 dont l'une des bornes est reliée à l'alimentation au point commun 12 à la diode Zener 4 et à la résistance 5. Cette partie du circuit permet d'obtenir au point 8 commun à la sonde 6 et au potentiomètre 7, une tension qui est fonction de la température de la veine d'air contrôlée par la sonde 6. Cette tension, fonction de la température, alimente, par l'intermédiaire d'une résistance 10, l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 9 travaillant En étage différentiel. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 9 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance d'adaptation 11 à la prise mobile 14 d'un potentiomètre 13 dont la résistance est connectée entre la masse et le point 12, commun à la diode Zener 4 et à la résistance 5.Cette prise mobile 14 est solidaire de la tige mobile de l'organe moteur 15, commandant les déplacements du clapet d'arrivée d'air qui n'a pas été représenté et qui assure le mélange d'air chaud et d'air froid. Le potentiomètre 13-14 qui est un potentiomètre de loi linéaire, appelé potentiomètre de recopie, donne une tension directement proportionnelle à la position de son curseur 14. Ce dernier, en liaison mécanique avec la partie mobile de l'organe moteur, par exemple le noyau mobile d'un électroaimant, assure une correspondance exacte entre la position du clapet et la tension d'alimentation de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 9. L'amplificateur différentiel, composant électronique, amplifie la différence de tension qui peut exister entre ses deux entrées, délivrant ainsi une tension proportionnelle à cette différence. Le rapport entre cette tension et la différence entre les tensions d'entrées est le gain de l'étage. Cette tension, fonction de la différence des tensions d'entrées, est transformée en un courant de puissance par un transistor 1 6 monté en collecteur commun. Ce courant alimente l'organe moteur 15 du système électrique qui commande le clapet comme on l'a déjà dit. Cet organe moteur 15 permet la conversion du courant de puissance en un mouvement mécanique de translation, de course plus ou moins longue (5 à 10 mm), assurant la rotation du clapet. Cet organe moteur, par exemple comme on l'a déjà dit, est un électroaimant à bobinage spécifique à noyau mobile. Ce noyau mobile est solidaire d'un ressort de rappel qui remet, en cas d'arrêt du circuit ou d'incident électrique, le clapet dans sa position d'origine (air chaud fermé) ; ce ressort remplit aussi un rôle de stabilisateur du système. La tension, fonction de la position du clapet, est définie par l'appareillage constitué par le potentiomètre de recopie 13-14. L'état d'équilibre du système est obtenu quand, pour une température donnée de l'air mélangé, la position du clapet est celle qui permet d'obtenir cette température. Dans cette situation, la différence de tension entre les deux entrées de l'amplificateur différentiel 9 est théoriquement nulle, ce qui bloquerait ce dernier, n'assurant plus l'alimentation de la base du transistor de puissance 16, entraînant ainsi une désalimentation de l'organe moteur 15 qui serait alors rappelé par le ressort, ce qui donnerait un système instable. Pour pallier ce phénomène, on relie l'émetteur du transistor de puissance 16, par l'intermédiaire d'une résistance 17, à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 9. La valeur de la résistance 17 est calculée de façon telle qu'elle autorise un courant de maintien alimentant l'électro-aimant 15 permettant de stabiliser le système. Ce courant de maintien étant minimal, de façon à limiter au maximum l'échauffement de ltélectro-aimant, permet de l'utiliser dans des conditions optimales. Si pour une raison quelconque, il y a désaccord entre la consigne de température et la position du clapet, on est en situation de déséquilibre une différence de tension se manifeste aux entrées de l'amplificateur 9 qui se traduit par un courant d'alimentation sur l'élément moteur 15, entraînant un déplacement du clapet jusqu'à ce que le système trouve sa nouvelle position d'équilibre. On notera que le système de régulation, décrit ci-dessus en association avec un électro-aimant linéaire, peut aussi être réalisé avec un électro-aimant rotatif ou un organe moteur 15 du type moteur pas à pas. Le système de régulation permet des variations de plage de régulation en fonction de l'utilisation envisagée. Pour le circuit lui-même, il faut noter qu'il réalise l'asservissement linéaire d'un électro-aimant en fonction d'une variation de température. Par ailleurs, ce dernier fonctionne dans des conditions parfaites, n'étant le plus souvent soumis qu'à une tension de maintien minimale et ne recevant de tension élevée que dans les phases de passage entre les positions de déséquilibre à la position d'équilibre. REVENDICATIONS 1 - Système électronique de régulation thermostatique de l'admission de l'air dans un carburateur pour un moteur à combustion interne du type compor tant un clapet entre l'arrivée d'air froid et d'air chaud du filtre à air et une sonde de température disposée dans la tubulure d'admission d'air dans lequel ledit clapet est réglé en position par un organe moteur en fonction de l'information fournie par ladite sonde de température,- carac- térisé en ce que le courant alimentant ledit organe moteur (15) provient de la sortie d'un amplificateur différentiel (9) par l'intermédiaire d'un étage de puissance (16) et en ce que l'amplificateur différentiel est connecté par une de ses entrées à la sortie d'un potentiomètre de recopie (13, 14) solidaire de l'organe moteur (15) et par sa seconde entrée à la sonde de température (6), associée à un système d'étalonnage (7). 2 - Système électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un électro-aimant linéaire à noyau mobile et à course définie de 5 à 10 mm. 3 - Système électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un électro-aimant rotatif. 4 - Système électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un moteur pas à pas. 5 - Système électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sortie de l'étage de puissance (16) est rétro couplée sur une des entrées de l'amplificateur différentiel (9) par l'in- termédiaire d'une résistance (17) de valeur telle qu'elle autorise un courant de maintien alimentant 11 élément moteur (15).