Brevet FR2463287A1 — publié le 19810220

2463288t La présente invention concerne un dispositif et un procédé de commande du rapport air-combustible pour un dispositif de contrôle d'émission de moteur à combustion interne avec un catalyseur à triple effet et, plus parti- culièrement, un dispositif de commande du rapport air- combustible pour l'amener à une valeur à peu près égale au rapport stoéchiométrique afin d'obtenir un fonctionne- ment efficace du catalyseur à triple effet. Le dispositif est un dispositif de commande en boucle fermée, dans lequel un capteur d'oxygène détecte la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement pour produire un si- gnal électrique donnant une indication sur le rapport air- combustible du mélange fourni par un carburateur. Ce dis- positif commande le rapport air-combustible du mélange fourni au moteur en fonction du signal provenant du cap- teur d'oxygène. Mais s'il se produit un raté d'allumage comme cela arrive pendant une décélération du véhicule, une grande quantité d'oxygène reste dans les gaz d'échap- pement, ce qui représente la même condition que si un mé- lange pauvre est admis et brûlé dans le moteur. Le capteur d'oxygène produit donc un signal indiquant un mélange pauvre,de sorte que le dispositif de commande modifie le mélange pour l'enrichir. Ainsi, même si le mélange réel- lement admis est un mélange riche ou correct, il est en- richi par le dispositif de commande en produisant un rap- port d'une richesse excessive. La consommation en combus- tible du moteur est donc augmentée et la quantité descons- tituants non brûlés dans les gaz d'échappement augmente. L'invention a donc pour objet de réaliser un disposi- tif qui commande le rapport air-combustible, dans lequel la commande en boucle fermée ne réagit plus au signal provenant du capteur d'oxygène dans le cas d'un raté d'al- lumage, et qui amène le rapport air-combustible à une va- leur constante prédéterminée en évitant ainsi une fourni- ture d'un mélange d'une richesse excessive. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dis- positif qui mémorise un rapport d'impulsions actionnant un dispositif de commande de rapport air-combustible pen- dant un fonctionnement précédent du moteur au ralenti, et qui actionne le dispositif de commande de rapport air- combustible avec ce rapport d'impulsions mémorisé au cours du dernier fonctionnement au ralenti lorsqu'appara5t une décélération risquant de produire des ratés d'allumage. L'invention concerne donc un dispositif et un procédé de commande du rapport air-combustible pour un carburateur de moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission, un dispositif de fourniture de mélange air- combustible, un papillon de carburateur, une tubulure d'é- chappement, un dispositif de détection de la concentra- tion d'un constituant dans les gaz d'échappement passant par la tubulure d' échappement, et au moins une soupape électrcma- gnétique, qui corrige le rapport air-combustible du mé- lange fourni par le dispositif de fourniture; ce disposi- tif comporte un dispositif de commande électronique com- prenant un circuit de jugement qui examine le signal de sortie du dispositif de détection et un circuit d'attaque qui produit un signal de sortie destiné à commander les soupapes électromagnétiques en fonction d'un signal de sortie du circuit de jugement, afin d'amener le rapport air-combustible à une valeur à peu près égale au rapport stoéchiométrique; le dispositif comporte également un circuit de maintien qui mémorise une valeur correspondant à un signal de sortie du circuit d'attaque quand ce cir- cuit de maintien est excité, un dispositif qui détecte un fonctionnement au ralenti et qui, lorsque ce fonctionnement au ralenti est détecté, excite le circuit de maintien pour mémoriser cette valeur, et un dispositif de détection de décélération qui, quand une décélération est détectée, dé- sexcite une partie du circuit de commande électronique et commande le circuit d'attaque avec la valeur mémorisée dans le circuit de maintien pour commander les soupapes électromagnétiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem- ple nullement limitatif: La fig. 1 représente schématiquement un dispositif de commande du rapport air-combustible selon l'invention, La fig. 2 montre des courbes illustrant le fonctionne- ment du dispositif de la fig. 1, La fig. 3 représente un circuit de commande en boucle fermée utilisé dans le dispositif de la fig. 1, et La fig. 4 représente un circuit logique destiné à com- mander des commutateurs du circuit de la fig. 3. La fig. 1 montre donc un carburateur 1 qui communique avec un moteur à combustion interne, non représenté, et comprenant une cave 2, une tubulure d'admission la dans laquelle se trouve un venturi 3, une buse 4 communiquant avec la cave 2 par un passage principal 5 et un gicleur de ralenti 9 communiquant avec la cave 2 par un passage de ralenti. Un papillon 8 est disposé dans la tubulure d'ad- mission la. Des passages de correction d'air 7 et 12 sont prévus en parallèle avec une entrée principale d'air 6 et une entrée d'air 11 de ralenti. Des soupapes électromagné- tiques 13 et 14 du type à tout ou rien ouvrent et ferment les passages de correction d'air 7 et 12. Les orifices d'entrée des soupapes électromagnétiques 13a et 14a com- muniquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un fil- tre à air 15. Un capteur d'oxygène 17 est disposé dans la tubulure d'échappement 16 pour détecter la teneur en oxy- gène dans les gaz d'échappement du moteur. Un convertis- seur catalytique, non représenté, à triple effet est dis- posé dans la tubulure d'échappement 16, en aval du capteur d'oxygène 17. o Le signal de sortie du capteur d'oxygène 17, qui dé- pend de la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement, est appliqué à un circuit de jugement 19 dans un circuit 18 de commande en boucle fermée. Le circuit de jugement 19 compare le signal de sortie du capteur d'oxygène 19 a- vec une valeur de référence prédéterminée VR (fig. 3) cor- respondant au rapport stoéchiométrique, et il détermine si le signal indique un mélange riche ou un mélange pauvre comparativement au rapport stoéchiométrique de référence, pour produire un signal de jugement sur un conducteur 29. Ce signal de jugement est appliqué à un circuit 21 de constante de proportionnalité et de constante d'intégra- tion par l'intermédiaire d'un contact 30 normalement fermé, et dans lequel le signal est converti en un signal de pro- portionnalité ou d'intégration qui varie dans le sens op- posé à celui du signal de jugement. Le signal de propor- tionnalité et d'intégration est comparé dans un compara- teur 22 avec des impulsions triangulaires provenant d'un générateur 35 d'impulsions triangulaires, de sorte que le comparateur 22 produit des impulsions rectangulaires qui sont appliquées au circuit d'attaque 22a pour commander les soupapes électromagnétiques 13 et 14 du type à tout ou rien. Quand le circuilt 19 détermine un rapport air-combus- tible riche, le comparateur 22 produit des impulsions de sortie dont le rapport est plus élevé, de sorte que la quantité d'air passant par les soupapes électromagnétiques 13 et 14 augmente,étant donné que leurs temps d'ouverture sont augmentés. La quantité d'air dans le mélange fourni par le carburateur 1 augmente, ce qui augmente le rapport air-combustible. Lorsqu'un mélange pauvre est déterminé par le circuit 18, un signal de sortie de rapport d'im- pulsions plus réduit est produit, de sorte que le rapport air-combustible est réduit pour enrichir le mélange. Selon l'invention, un contact à dépression 24 est prévu dans la tubulure d'admission la, en aval du papillon 8, dans le but de détecter une forte dépression qui peut se produire dans le cas d'une décélération rapide pouvant entratner un raté d'allumage. Un contact de papillon 25 est fermé dans le cas de fonctionnement au ralenti. Un circuit de maintien 28 comportant un condensateur 26 et un amplificateur opérationnel 27 est connecté au circuit 21 de constante d'intégration par des lignes 31 et 33. Un commutateur 32, normalement ouvert, et qui est fermé par un signal de sortie du contact de papillon 25, est connecté dans la ligne 31. Un commutateur 30, norma- lement fermé, et qui est ouvert par le signal de sortie du contact à dépression 24, est connecté dans la ligne 29 entre le circuit de jugement 19 et le circuit 21 de cons- tante d'intégration, et un commutateur 34, normalement ou- vert et qui est fermé par le signal de sortie du contact à dépression 24, est connecté dans la ligne 33. Dans des conditions courantes ou normales de conduite, comme dans la plage A apparaissant en (a) sur la fig. 2, le contact à dépression 24 et le contact de papillon 25 ne sont pas fermés de sorte que le commutateur 30 reste fermé et les commutateurs 32 et 34 restent ouverts. Le dis- positif de commande en boucle fermée fonctionne donc nor- malement. Dans ces conditions, le circuit de commande 18 produit des impulsions d'attaque de sortie dont le rapport varie comme le montre la courbe B en (b) sur la fig. 2, afin de commander les soupapes électromagnétiques 13 et 14. Le rapport air-combustible du mélange fourni par le carburateur 1 est donc commandé à une valeur appropriée, à peu près égale à la valeur stoéchiométrique. Dans le cas de fonctionnement au ralenti comme dans la plage A' en (a) sur la fig. 2, le circuit de commande 18 produit des impulsions dans la plage B' en (b) de la fig. 2, commandant ainsi le rapport air-combustible à une valeur à peu près égale à la valeur stoéchiométrique. Dans ces conditions, le contact de papillon 25 est fermé et délivre la tension de sortie représentée en (c) sur la' fig. 2 pour fermer le commutateur 32, de sorte qu'une ten- sion correspondant à la valeur moyenne du rapport d'im- pulsions au ralenti charge le condensateur 26. Si, à un instant ultérieur, le véhicule a suffisamment ralenti (d'une quantité qui pourrait entraîner des ratés d'allu- mage) et comme cela apparaît dans la plage A", le contact à dépression 24 se ferme, produisant un signal de sortie D" représenté en (d) sur la fig. 2, qui ouvre le commu- tateur 30 pendant cette décélération, et qui ferme simul- tanément le commutateur 34. La commande en boucle fermée est donc inopérante et l'amplificateur opérationnel 27 fonctionne avec la tension de charge du condensateur 26, produisant un signal de sortie par la ligne 33 pendant la plage A". Ce signal de sortie est appliqué au compara- teur 22 et au circuit d'attaque 22a qui produit des impul- sions de sortie d'un rapport d'impulsions B" à peu près é- gal à celui pendant le fonctionnement précédent au ralenti. Le rapport air-combustible est ainsi commandé à une valeur à peu près égale à la valeur stoéchiométrique. Après cette opération de commande, le condensateur 26 est à nouveau chargé pendant le fonctionnement suivant au ralenti. Le contact à dépression 24 est conçu de manière que son signal de sortie soit produit avec un retard, de sorte que le changement d'état du dispositif ne puisse être com- mandé par le fonctionnement du papillon 8 et la dépression dans la conduite d'admission 23 pendant les courtes pé- riodes de changement de vitesse. Il faut noter que si le contact de papillon 25 est réalisé de manière à produire des signaux de sortie qui commandent tous les commutateurs 30, 32, 34 avec un retard correspondant à une durée dans laquelle les ratés d'al- lumage se produisent, le contact à dépression 24 peut être supprimé. La fig. 4 représente un circuit logique destiné à commander les commutateurs 30, 32 et 34. Ce circuit com- porte un circuit basculeur 30a pour le commutateur 30, un circuit basculeur 32a pour le commutateur 32, un cir- cuit basculeur 34a pour le commutateur 34 et un circuit de commande 36. Le contact à dépression 24 est connecté au circuit de commande 36 par un transistor 37 et le con- tact de papillon 25 est connecté au circuit de commande 36 par un transistor 38. La sortie 30b du circuit bascu- leur 30a est connectée à l'électrode de commande du com- matateur 30, la sortie 32b du circuit basculeur 32a est connectée à l'électrode de commande du commutateur 32 et la sortie 34b du circuit basculeur 34a est connectée à l'électrode de commande du commutateur 34. Dans des conditions normales, le contact à dépression 24 et le contact de papillon 25 sont ouverts. La sortie du transistor 35 est donc au niveau "0" et la sortie du transistor 38 est également au niveau "0", de sorte que la sortie de la porte NON-OU 40 est au niveau "1" et les Z463287 sorties des portes ET 41 et 42 sont au niveau "0". La sor- tie 30b du circuit basculeur 30a est donc au niveau t1"t et les autres sorties 32b et 34b sont au niveau "0". Si le contact à dépression 24 est fermé, la sortie de la porte NON-OU 40 reste inchangée. La commande en boucle fermée n'est donc pas modifiée. Si le contact de papillon 25 est fermé pendant le fonctionnement au ralenti, la sortie 32b passe à 1111' de sorte que le commutateur 32 est fermé. Le condensateur 26 est donc chargé avec la tension de sortie du circuit 21. De plus, si le contact à dépression 24 est fermé, la sor- tie 30b passe à "O" et la sortie 34b passe à "1". Le com- mutateur 30 est donc ouvert et le commutateur 34 fermé, de sorte que la commande en boucle fermée devient inopé- rante et le dispositif est commandé par la sortie du cir- cuit de maintien 28. Selon l'invention, étant donné que la commande en boucle fermée par les circuits 19, 30,... est inopérante pendant une décélération rapide alors que des ratés d'al- lumage peuvent se produire, il est possible d'éviter la fourniture d'un mélange air-combustible excessivement en- richi sous l'effet du signal détecté par le capteur d'o- xygène 17. En outre, étant donné que le rapport air-com- bustible en décélération rapide est choisi de manière que sa valeur soit à peu près égale à la valeur au cours d'un fonctionnement précédent au ralenti, ce rapport air-com- bustible peut être amené à une valeur à peu près égale à la valeur stoéchiométrique malgré la variation du réglage de rapport par -le carburateur, de sorte que le convertis- seur catalytique à triple effet peut fonctionner de façon efficace pour réduire les constituants nocifs dans les gaz d'échappement. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un carburateur de moteur à combustion interne compor- tant une tubulure d'admission (la), un dispositif de four- niture de mélange air-combustible, un papillon de carbu- rateur (8), une tubulure d'échappement (16), un dispositif (17) de détection de la concentration d'un constituant dans les gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'é- chappement, et au moins une soupape électromagnétique (13, 14) destinée à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par ledit dispositif de fourniture, dispositif ca- ractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande électronique (18) comprenant un circuit-de jugement (19) destiné à examiner le signal de sortie dudit dispositif de détection (17) et un circuit d'attaque (22, 22a) qui pro- duit un signal de sortie pour attaquer lesdites soupapes électromagnétiques (13, 14) en fonction d'un signal de sortie dudit circuit de jugement afin d'amener le rapport air-combustible à une valeur à peu près égale à sa valeur stoéchiométrique, un circuit de maintien (28) destiné à mémoriser une valeur correspondant à un signal de sortie dudit circuit d'attaque lorsque ce circuit de maintien est excité, un dispositif (25) de détection d'un fonctionne- ment au. ralenti et qui, quand ce fonctionnement au ralenti est détecté, excite ledit circuit de maintien pour mémori- ser ladite valeur, et un dispositif (24) de détection de décélération et qui, lorsqu'une décélération est détectée, désexcite une partie dudit dispositif de commande élec- tronique de manière à commander ledit circuit d'attaque par la valeur mémorisée dans ledit circuit de maintien pour commander lesdites soupapes électromagnétiques. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande électrique (18) comporte en outre un circuit d'intégration (21) connecté entre ledit circuit de jugement (19) et ledit circuit d'at- taque (22, 22a), pour intégrer le signal de sortie dudit circuit de jugement. 246328?, 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande électrique (18) comporte en outre un circuit d'intégration (21) et un circuit de proportionnalité (21) connectés en parallèle entre ledit circuit de jugement (19) et ledit circuit d'at- taque (22, 22a) afin de produire un signal de proportion- nalité et d'intégration. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande électrique (18) comporte en outre un générateur (35) d'impulsions triangu- laires, ledit circuit d'attaque (22, 22a) consistant en un dispositif qui produit des impulsions rectangulaires à partir dudit signal de proportionnalité et d'intégration et du signal dudit générateur d'impulsions, lesdites sou- papes électromagnétiques (13, 14) consistant en des sou- papes électromagnétiques fonctionnant par tout ou rien. - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un carburateur d'un moteur à combustion interne, com- portant une tubulure d'admission (la), une tubulure d'é- chappement (16), un papillon de carburateur (8) dans la tubulure d'admission, un dispositif (17) de détection de la concentration d'un constituant des gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'échappement, un dispositif de fourniture de mélange air-combustible à la tubulure' d'admission et au moinsune soupape électromagnétique (13, 14) fonctionnant par tout ou rien, destinée- à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par ledit dispo- sitif de fourniture de mélange, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande électronique (18) comprenant un circuit de jugement (19) destiné à comparer le signal de sortie dudit dispositif de détection (17) avec une référence correspondant au rapport air- combustible stoéchiométrique, un circuit (21) de propor- tionnalité et d'intégration connecté audit circuit de jugement, un générateur (35) d'impulsions rectangulaires et un circuit d'attaque (22, 22a) produisant des impul- sions rectangulaires d'un certain rapport d'impulsions pour commander lesdites soupapes électromagnétiques fonc- 246328- tionant par tout ou rien, à partir d'un signal de sortie dudit circuit de proportionnalité et d'intégration, ledit générateur d'impulsions triangulaires commandant le rapport air-combustible pour l'amener à une valeur à peu près égale au rapport stoéchiométrique, le dispositif de commande com- portant en outre un circuit de maintien (28) comportant un condensateur (26) destiné à charger et à mémoriser sélec- tivement une tension correspondant au rapport d'impulsions d'un signal de sortie dudit circuit d'attaque, et un am- plificateur (27) commandé par la tension chargée dans le- dit condensateur, un premier commutateur (32) qui, lors- qu'il est commandé, connecte ledit condensateur dudit cir- cuit de maintien audit dispositif de commande électronique, un second commutateur (30) qui, lorsqu'il est actionné, déconnecte ledit dispositif de détection dudit circuit de jugement dudit dispositif de commande électronique, un troisième commutateur (34) qui, lorsqu'il est commandé, connecte la sortie dudit amplificateur dudit circuit de maintien audit circuit d'attaque dudit circuit de commande électronique, un dispositif (25) de détection d'un fonc- tionnement au ralenti et qui commande ledit premier commu- tateur de manière qu'une tension soit chargée dans ledit condensateur pendant le fonctionnement au ralenti, et un dispositif (24) de détection de décélération qui commande ledit second commutateur et ledit troisième commutateur, de manière que ledit circuit d'attaque soit commandé par la sortie dadit amplificateur (27) pour commander lesdites soupapes électromagnétiques (13, 14) avec un rapport d'im- pulsions pratiquement égal au rapport d'impulsions pendant le fonctionnement précédent au ralenti. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier commutateur (32) est normalement fermé et les second et troisième commutateurs (30, 34) étant normalement ouverts. 7 - Procédé de commande du rapport air-combustible d'un carburateur d'un moteur à combustion interne compor- tant une tubulure d'admission (la), un dispositif de four- niture de mélange air-combustible, un papillon de carbu- 1 1 rateur (8), une tubulure d'échappement (16), un disposi- tif (17) de détection de la concentration d'un constituant des gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'échap- pement et au moins une soupape électromagnétique (13, 14) desti- née à corriger le rapport air-combustible du mélange four- ni par ledit dispositif de fourniture de mélange, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à mémori- ser (28) un signal correspondant à un rapport d'impulsions réel pendant un fonctionnement au ralenti, à interrom- pre (30, 32) la commande en boucle fermée par la détection des gaz d'échappement pendant une décélération rapide et, pendant la décélération rapide, à commander (34) lesdites soupapes électromagnétiques (13, 14) avec le signal mémo- risé.