Brevet FR2459373A1 — publié le 19810109

- 1 - 2459373 La présente invention due à la collaboration de M. Jean-Paul CROUILLERE est relative à un procédé de réduction de l'émission de gaz nocifs d'un moteur à combustion interne à carburateur en période de décélé- ration et à un appareil en faisant application, ledit moteur à com- bustion interne entraînant un véhicule automobile. Il est connu que, malgré le soin apporté à améliorer la qualité des mélanges carburés délivrés à un moteur par le ou les carburateurs à simple ou à plusieurs corps, il est difficile d'obtenir des résultats d'ensemble satisfaisants à cause des quantités trop importantes d'imbrûlés émises lors des décélérations. On entend par décélération toute période o le conducteur du véhicule ayant cessé toute action par l'accélérateur sur le ou les papillons des gaz laisse, en agissant ou non sur les freins, la voiture entraîner le moteur par l'intermé- diaire de la transmission normalement établie, soit qu'il s'agisse d'une boîte de vitesses automatique, soit qu'il s'agisse d'une boîte mécanique classique avec une combinaison de vitesse enclenchée, l'embrayage restant complètement embrayé. Il est également reconnu qu'une diminution considérable des imbrûlés émis dans les gaz d'échappement au cours des périodes de décélération est obtenue lorsque l'on limite la dépression dans la ou les tubulures d'admission en agissant sur la position de retour du ou des papillons des gaz lorsque cesse l'action sur l'accélérateur. Divers moyens sont connus et utilisés qui permettent de réaliser cette limitation de dépression en déplaçant dans le sens d'une plus grande ouverture la butée de fermeture du papillon des gaz. Un premier moyen consiste en une membrane soumise à la dépression du moteur, le fonction- nement de cette membrane étant asservi à la dépression elle-même, par un clapet taré par exemple, de telle sorte qu'elle n'agisse qu'au-dessus d'une certaine valeur de ladite dépression. Un autre dispositif perfectionné est remarquable en ce que la butée mobile limitant la fermeture du papillon des gaz du moteur est reliée à un moyen d'actionnement: à dépression, électromagnétique ou autre, combiné avec un moyen de commande opérativement relié à un organe rotatif du moteur, ce moyen de commande et sa liaison audit organe étant adaptés de telle sorte que le moyen d'actionnement n'agisse sur la butée pour la déplacer à partir de sa position inactive de repos que lorsque la vitesse du moteur est supérieure à une valeur minimale donnée. Dans un mode de réalisation le moyen d'actionnement comporte un vérin mis,par une électrovanne à trois voies, en communication avec ltatmos- phère ou la tubulure d'admission du moteur et le moyen de commande est soit un contacteur centrifuge, soit un contacteur opérativement relié à un alternateur tachymétrique entraîné par l'arbre du moteur. Ces dispositifs de l'art antérieursprésentent tous l'inconvénient d'être des systèmes fonctionnant par tout ou rienpce qui nuit à l'effi- cacité du système. La présente invention permet d'éviter cet inconvénient. L'invention concerne tout d'abord un procédé de réduction de l'émission de gaz nocifs d'un moteur à combustion interne alimenté par carburateur et destiné à l'entratnement d'un véhicule automobile, par réduction des quantités d'imbrûlés pendant les phases de décélération par limitation de la fermeture du papillon des gaz du moteur, procédé remarquable en ce que pendant les phases de décélération on provoque un entrebaille- ment du papillon des gaz qui est proportionnel à la fois au régime moteur et à la dépression collecteur. L'invention concerne ensuite un dispositif pour réduire l'émission de gaz nocifs d'un moteur à combustion interne alimenté par carburateur et destiné à l'entraînement d'un véhicule automobile par réduction des quantités d'imbrûlés pendant les phases de décélération par limitation de la fermeture du papillon des gaz du moteur, par application du procédé ci-dessus, utilisant une électrovanne à trois voies en communi- cation avec la tubulure d'admission du moteur et une capsule à membrane reliée de manière opérationnelle audit papillon des gaz, dispositif remarquable en ce qu'il comporte un moyen d'actionnement dudit papillon des gaz comprenant la connexion en série de ladite capsule à membrane, ladite électrovanne à trois voies et un générateur de rapport cyclique modulé d'alimentation de ladite électrovanne à trois voies. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet, on se reportera au dessin joint représentant un mode de réalisation non limitatif de l'invention dans lequel: - la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif pour la réduction des imbrQlés suivant l'invention, - la figure 2 illustre la forme de la courbe de fonctionnement de l'électrovanne de la figure 1, - la figure 3 illustre les formes des courbes de fonctionnement des -3 - composants du boîtier électronique de la figure 1, - la figure 4 illustre un mode de réalisation des circuits électroni- ques à l'intérieur du boîtier 24. Les mêmes références numériques désignent les memes éléments sur les différentes figures. Suivant l'exemple d'exécution représenté à la figure 1, l'invention est appliquée à un véhicule automobile entraîné par un moteur 10 alimenté par un carburateur 11 à double corps dans l'exemple représenté, les accélérations étant réglées par le conducteur à l'aide du papillon usuel des gaz 12, logé dans la tubulure d'admission 13 et fixé sur un axe 14 qui tourillonne dans ladite tubulure 13 et qui est relié, par ailleurs, par l'intermédiaire d'un levier et d'une tringle par exemple, à la pédale d'accélération qui n'ont pas été représentés. L'axe 14 de pivotement de chacun des papillons des gaz 12 est, par ailleurs, relié par une biellette 15 à la membrane 16 d'une capsule 17 séparée en deux compartiments par la membrane 16. La position de repos de la membrane 16 est réglée à l'aide d'un ressort de compensation 18 et d'une vis 19 qui peut enfoncer plus ou moins une plaque 20 et, par conséquent, comprimer plus ou moins le ressort 18 contre la membrane 16. Sur le chemin de la biellette 15, en parallèle par rapport à elle, se trouve un électro-aimant 21 qui, lorsque sa bobine est excitée par le courant qui la traverse entre masse et plus batterie, attire à lui la biellette 15 et permet le maintien de l'entrebâillement des papil- lons 12. Ce circuit d'excitation est établi quand la dépression dans le collecteur 13 est inférieure à 300 g/cm2. Par ailleurs, une électrovanne 23 à trois voies à fonctionnement par modulation est reliées, d'une part, par une première tubulure 22 à la tubulure d'admission 13 en aval du carburateur double corps 11, d'autre part, par une seconde tubulure 25 en amont 27 du carburateur double corps 11, enfin, par une troisième tubulure 26 au compartiment de la capsule 17 renfermant le ressort de compensation 18. Cette dernière tubulure 26 rejoint la seconde tubulure 25 avant que celleci débouche dans la partie amont 27 de la tubulure d'admission 13. La tubulure 26 avant de rejoindre la tubulure 25 comporte une restriction 28 correspondant à une fuite. Le fonctionnement de l'électrovanne 23 est commandé par un boîtier électronique 24 relié au rupteur 29 commandant l'allumage du véhicule par l'intermédiaire d'un conducteur 30. 4 2459373 La figure 4 illustre un mode de réalisation non limitatif du générateur de rapport cyclique 24 fonction de la vitesse du véhicule communiquée sur le conducteur d'entrée 30 d'un circuit monostable 32. Le monostable 32 est connecté par sa sortie à un filtre passe-bas 33 constitué par un amplificateur opérationnel A4 et réglé à 5 hertz. La sortie de ce filtre passe-bas est reliée à une entrée d'un comparateur 34 dont la seconde entrée est reliée à la sortie d'un générateur de rampe 31. La sortie 36 de ce comparateur 34 est reliée à la bobine de commande et d'excitation de l'électrovanne 23 de la figure 1. Les diverses entrées marquées + V dans le monostable 32, dans le générateur de rampe 31 et dans le comparateur 34 sont reliées en parallèle à la sortie d'un circuit d'alimentation 35 illustré en haut et à gauche de la figure 4 et qui engendre une tension de + 6 volts à partir des 12 volts de la batterie de la voiture. Le monostable 32 comprend essentiellement trois transistors Q1' Q2 et Q3. Il est réglé en largeur d'impulsion à 4,5 millisecondes par le condensateur C et par la résistance R. Le générateur de rampe 31 est constitué par un amplificateur opération- nel A et un comparateur A2. Le réglage de la fréquence est effectué à 10 hertz sur le condensateur C1 et la résistance R3. Les valeurs de tensions de rampe sont réglées par les résistances R1 et R2 pour le niveau moyen et par les résistances R4 et R5 pour la valeur crête à crate. Le circuit comparateur 34 est constitué par un amplificateur opérationnel A3 suivi d'un étage DARLINGTON Q4. A titre d'exemple: A1 et A4 sont des amplificateurs de type LM 2904 tandis que A2 et "3 sont des amplificateurs de type LM 2903. Les dents de scie illustrées à la première ligne de la figure 3 repré- sentent la forme du signal à la sortie de l'amplificateur A du géné- rateur de rampe 31. La droite représentant- le régime moteur du véhicule et qui intersecte le signal en dents de scie à la première ligne de la figure 3 correspond au signal à la sortie de l'amplificateur A du filtre passe-bas 33. Enfin, le signal illustré au bas de la figure 3 correspond à celui qui est engendré à la sortie 36 du comparateur 34 et qui est destiné au circuit de commande et d'excitation de l'électro- vanne 23. 1 La loi d'entrebâillement des papillons à gaz 12 suivant la présente invention, en fonction du régime moteur, spécialement dans les périodes de décélération, est donc assurée par le générateur de rapport cyclique. 24 qui vient d'être décrit et qui commande le fonctionnement par modu- lation de l'électrovanne 23, laquelle délivre à la capsule 17 une dépression proportionnelle au signal électrique entrant par le conducteur 30. On obtient un signal de commande à fréquence fixe à la figure 3) mais à période variable (t à la figure 3). Dans le cas présent, on a T = 100 ms. Le rapport T donne le rapport cyclique R.C d'ouverture, c'est-à- T o dire le temps d'excitation de l'électrovanne sur la période qui est de 100 ms. L'avantage essentiel du dispositif suivant l'invention est que c'est un système proportionnel, aspect qui est bien concrétisé par la courbe illustrée à la figure 2 sous la forme d'une droite donnant la variation de la dépression délivrée à la capsule 17, c'est-à-dire une quantité proportionnelle à la dépression dans le collecteur 13 en fonction du rapport cyclique R.Co. L'électrovanne 23 peut être du type HOLLEY R 88-64 A. Le solénoïde 21 sert à maintenir le papillon des gaz 12 en position entrebâillée dans les périodes transitoires quand on vient d'une forte accélération et que l'on relâche subitement la pédale alors que le dispositif suivant l'invention n'a pas eu encore le temps matériel de prendre le relais. REVENDICATIONS 1) Procédé de réduction de l'émission de gaz nocifs d'un moteur à combustion interne alimenté par carburateur et destiné à 1tentratne- ment d'un véhicule automobile, par réduction des quantités d'imbrûlés pendant les phases de décélération par limitation de la fermeture du papillon des gaz du moteur, caractérisé en ce que pendant lesdites phases de décélération on provoque un entrebâillement du papillon des gaz qui est proportionnel à la fois au régime moteur et à la dépression collecteur. 2) Dispositif pour réduire les émissions de gaz nocifs d'un moteur à combustion interne alimenté par carburateur et destiné à l'entraînement d'un véhicule automobile,par réduction des quantités d'imbrûlés pendant les phases de décélération par limitation de la fermeture du papillon des gaz du moteur faisant application du procédé suivant la revendi". cation 1, par utilisation d'une électrovanne à trois voies en conmmuni- cation avec la tubulure d'admission du moteur et une capsule à membrane reliée de manière opérationnelle audit papillon des gaz,caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'actionnement dudit papillon des gaz compre- nant la connexion en série de ladite capsule à membrane (17), ladite électrovanne à trois voies (23) et un générateur de rapport cyclique modulé d'alimentation (24) de ladite électrovanne à trois voies (23). 3) Dispositif pour réduire les émissions de gaz nocifs suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que ladite électrovanne à trois voies (23) est reliée par une première tubulure (22) à la tubulure d'admission (13) en aval du carburateur (11), par une seconde tubulure (25) en amont (27) du carburateur (11) et par une troisième tubulure (26) au compartiment de la capsule à membrane (17) renfermant des moyens (18, 19, 20) de compensation. 4) Dispositif pour réduire les émissions de gaz nocifs suivant la reven- dication 3, caractérisé en ce que ladite troisième tubulure (26) se poursuit au-delà de ladite capsule à membrane (17) et rejoint ladite seconde tubulure (25) avant que celle-ci débouche en amont (27) dudit carburateur (11) et en ce que le prolongement de ladite troisième tubu- lure (26) incorpore une restriction (28) assurant le retour au ralenti. ) Dispositif pour réduire les émissions de gaz nocifs suivant la reven- - dication 2, dans lequel la membrane de la capsule est reliée au papil- lon des gaz par une biellette, caractérisé par un électro-aimant (21) 7d'entrebâillement de papillon lorsque la dépression dans le collecteur (13) est faible, c'est-à-dire en période transitoire, ledit électro- aimant attirant à lui ladite biellette (15) en état d'excitation. 6) Dispositif pour réduire les émissions de gaz nocifs suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit générateur de rapport cyclique (24) de ladite électrovanne à trois voies (23) est connecté au rupteur (29) du dispositif d'allumage et comporte la connexion en série des circuits suivants: monostable (32) relié par son entrée au rupteur (29) du dispositif d'allumage; filtre passe-bas (33), comparateur (34) délivrant en sortie un rapport cyclique sous forme d'une tension d'ali- mentation modulée pour l'excitation de l'électrovanne à trois voies (23), ledit comparateur (34) étant relié par une seconde entrée à la sortie d'un générateur de rampe (31).