Brevet FR2463288A1 — publié le 19810220

246328P La présente invention concerne un dispositif de commande du rapport aircombustible pour un système de contr8le d'cmission de moteur à combustion interne avec un cataly- seur à triple effet, et plus particulièrement, un disposi- tif de commande du rapport air-combustible dans des condi- tions inhabituelles, par exemple dans le cas de mauvais fonctionnement du carburateur. Un dispositif de commande de ce genre est un dispositif en boucle fermée dans lequel un capteur d'oxygène détecte la teneur en oxygène des gaz d'échappement et produit un signal électrique donnant une indication sur le rapport air- combustible du mélange brûlé. Le capteur dtoxygène délivre une tension élevée quand le rapport air-combustible est inférieur au rapport stoe- chiométrique, et ure tension basse quand ce rapport est supérieur au rapport stoechiométrique. Le dispositif de commande corrige le rapport air-cold-iustible produit par le carburateur pour l'amener à sa valeur stoechiométrique, en fonction de la tension de sortie du capteur d'oxygène. Dans un dispositif de commande de ce genre, différents disposi- tifs de correction de commande sont prévus pour fixer le rapport air-co-Ofustible à une valeur constante prédéterminée dans des conditions inhabituelles. Par exemple, si le fonc- tionnement au ralenti du moteur se poursuit pendant une lon- gue durée, la température des gaz d'échappement diminue, ce qui entraîne une diminution de la température du corps du capteur d'oxygène. Quand la température du corps du capteur d'oxygène diminue, la tension de sortie du capteur diminue. La diminution de tension est la même que si le rapport air- combustible devient supérieur au rapport stoechiométrique. Ainsi, le dispositif de commande en boucle fermée fait in- tervenir un dispositif de correction de rapport air-combus- tible, par exemple une soupape électromagnétique, pour corri- ger le rapport en le réduisant. Cette opération de correc- tion est également exécutée lorsque le carburateur délivre un mélange riche ou au rapport stoechiométrique. Il en ré- sulte que le nélange admis dans le moteur est enrichi de façon excessive. Dans le but d'éviter un enrichissement excessif du 246328& mélange, le dispositif en boucle fermée est réalisé de ma- nière à faire fonctionner le dispositif de correction de rapport aircombustible a un rapport d'impulsions constant et prédéterminé lorsqu'une opération de correction d'enri- chissement avec un rapport d'impulsions supérieur à une va- leur préc6teriinêc se poursuit pendant une période donnée. Mais, dans ce dispositif, si le carburateur fonctionne mal et délivre un mélange très pauvre, le dispositif de comman- de continue à enrichir ce mélange avec le rapport d'impul- sions minimal. Si l'opération de commande d'enrichissement se poursuit pendant la période prédéterminée, le dispositif en boucle fermée passe au rapport d'impulsions constant, c'est à dire la condition d'alimentation avec un rapport d'impulsions supérieur prédéterminé. Il en résulte qu'un mélange encore plus pauvre est admis. Ce mélange pauvre peut entraîner un mauvais fonctionnement du moteur. Un objet de l'invention est donc de réaliser un disposi- tif de commande de rapport air-combustible dans lequel le rapport d'impulsions du dispositif de correction de rapport est fixé à une valeur prédéterminée lorsqu'une opération de correction avec un rapport d'impulsions excessif prédéter- miné est exécutée seulement pendant le fonctionnement au ralenti du moteur, de manière à éviter la fourniture d'un mélange excessivement riche ou excessivement pauvre. L'invention concerne donc un dispositif de commande de rapport air-combustible pour un carburateur de moteur à com- bustion interne comportant une tubulure d'admission, un papillon de carburateur dans la tubulure d'admission, une tubulure d'échappement, un premier détecteur destiné à détecter la concentration d'un constituant des gaz d'échap- pement passant par la tubulure d'échappement,et au moins une sou- pape électromagnétique fonctionnant par tout ou rien, destinée à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par le dispositif de fourniture de mélange; un dis- positif de commande électronique comporte un circuit de jugement qui examine un signal de sortie du premier détec- teur et un circuit d'attaque produisant un signal de sortie qui commande les soupapes électromagnétiques en fonction d'un signal de sortie du circuit de jugement, de manière à amener le rapport air-combustible à une valeur voisine du rapport stoechiométrique; un second détecteur détecte le fonctionnement au ralenti du moteur et délivre un signal de ralenti dans ces conditions; un générateur de signal constant fait fonctionner sélectivement, lorsqu'il est com- mandé, les soupapes électromagnétiques à tout ou rien par le circuit d'attaque avec un rapport d'impulsions prédéter- miné, et un dispositif de commutation rend le dispositif de commande électronique insensible au signal de sortie du premier détecteur et le fait réagir au signal constant; un circuit de détection de condition anormale produit des si- gnaux de commande du dispositif de commutation quand le si- gnal de sortie du premier détecteur dépasse un niveau pré- déterminé et pendant une période prédéterminée lors du fonc- tionnement au ralenti détecté par le second détecteur. 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- ples nullement limitatifs. la figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande du rapport air-combustible selon l'invention, la figure 2 représente le circuit de commande électroni- que de la figure 1, la figure 3 représente un circuit de détection de condi- tion anormale, la figure 4 représente des formes d'onde de signaux en différents points du circuit de la figure 3, et les figures 5 et 6 illustrent un autre circuit de com- mande dans un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 montre donc un carburateur 1 qui communique avec un moteur à combustion interne, non représenté. Le carburateur comporte une cuve 2, un venturi 3 formé dans la tubulure d'admission la, une buse 4 qui communique avec la cuve 2 par un passage principal 5 et un gicleur de ralenti 5 prévu près du papillon 8, dans la tubulure d'entrée la, et communiquant avec la chambre 2 par un passage de ralenti 10. Des passages de correction d'air 7 et 12 sont disposés en parallèle avec une entrée d'air principale 6 et une entrée 246328 8 d'air 11 de ralenti. Des soupapes électromagnétiques 13 et 14 fonctionnant par tout ou rien sont associées avec les passages de correction d'air 7 et 12. L'orifice d'entrée de chaque soupape électromagnétique communique avec l'atmos- phère par l'intermédiaire d'un filtre à air 15. Un capteur d'oxygène 17 est disposé dans la tubulure d'échappement 16 en aval du moteur, pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Un convertisseur catalytique à triple effet, non représenté, est prévu dans la tubulure d'échap- pement 16, en aval du capteur d'oxygène 17. Le signal de sortie du capteur.d'oxygène 17 est appliqué par la ligne 17a à un circuit de jugement 19 faisant partie d'un circuit 18 de commande en boucle fermée. Le circuit de jugement 19 compare le signal d'entrée du capteur d'oxy- gène 17 avec une valeur de référence VR(figure 2) corres- pondant au rapport air-combustible stoechiométrique, et détermine si le signal d'entrée représente un mélange riche ou pauvre, comparativement au rapport stoechiométrique de référence, et il délivre un signal de jugement en fonction de cette comparaison. Ce signal de jugement est appliqué à un circuit 21 de proportionnalité et d'intégration dans le- quel le signal est converti en un signal de proportionnali- té et d'intégration qui varie dans un sens opposé à celui représenté par le signal de jugement. Le signal de propor- tionnalité et d'intégration est appliqué à un comparateur 22 par l'intermédiaire d'un commutateur 20. Le signal de proportionnalité et d'intégration est comparé avec des im- pulsions triangulaires fournies par un générateur 23 d'im- pulsions triangulaires, de sorte que des impulsions rectan- gulaires sont produites. Ces impulsions rectangulaires com- mandent des soupapes électromagnétiques 13 et 14 par l'in- termédiaire d'un circuit d'attaque 24. Lorsque le circuit 19 détermine un rapport air-combus- tible riche, le comparateur 22 délivre des impulsions de sortie dont le rapport d'impulsions est augmenté, de sorte que les soupapes électromagnétiques 13,14 sont ouvertes pendant des durées plus longues et par conséquent, la quan- tité d'air qui passe par ces soupapes augmente. La quantité d'air dans le mélange air-combustible fourni par le carburateur 1 augmente, donc, ce qui augmente le rapport air-combustible. Quand un rapport air-combustible pauvre est déterminé, un signal de sortie est produit avec un rap- port d'impulsions plus petit, de sorte que le rapport air- combustible est réduit, ce qui enrichit le mélange. Selon l'invention, un contact 25 de détection de ralen- ti est accouplé avec le papillon 8. Le contact 25 est fermé quand le papillon se trouve dans la position de ralenti. Le contact 25 est conneté à un circuit 27 de détection de 1o0 condition anormale. Selon la figure 3, le circuit de détection de condition anormale comporte un comparateur 28, une porte ET 29 et un circuit multivibrateur monostable 30 à déclenchement. Le contact 25 de détection de ralenti est connecté à l'une des entrées de la porte ET 29. Par ailleurs, la sortie du capteur d'oxygène 17 est connectée à l'autre entrée de la porte ET 29 par l'intermédiaire du comparateur 28. La sortie du circuit multivibrateur 30 est connectée à l'électrode de commande du commutateur 20 et à l'électrode de commande du commutateur 31 connecté entre le comparateur 22 et un générateur 32 de signal de rapport d'impulsion constant par l'intermédiaire d'un inverseur 33. La figure 4 représente les formes d'onde des signaux aux points A à D de la figure 3. Pendant le fonctionnement au ralenti, alors que le contact 25 est fermé, si la ten- Sion de sortie du capteur d'oxygène 17 est supérieure à une valeur prédéterminée, la tension de sortie de la porte ET est au niveau bas. Pendant le fonctionnement normal du dis- positif de commande, la tension de sortie du capteur d'oxy- gène 17 oscille comme le montre la figure 4 en (a). Sous l'effet de la série d'impulsions d'entrée (C) de la figure 4, le signal de sortie (D) du circuit multivibrateur 30 reste au niveau haut. La tension de niveau haut est appliquée aux électrodes de commande des commutateurs 20 et 31, de sorte que le commutateur 20 est fermé et le commutateur 31 est ouvert. C'est une condition de commande normale. Si la tension de sortie du capteur d'oxygène 17 reste supérieure au niveau prédéterminé pendant une période donnée, ce qui indique une condition anormale, la tension de sortie du circuit multivibrateur 30 passe au niveau bas après un retard prédéterminé (Td) comme cela apparaît en (D) sur la figure 4. Le commutateur 30 est donc ouvert et le commuta- teur 31 est fermé, de sorte que le circuit 32 fournit au comparateur 22 le signal de rapport d'impulsions constant. Le comparateur 22 délivre donc un signal avec un rapport d'impulsion fixe, par exemple 50 %. Les soupapes électronia- gnétiques 13 et 14 sont ainsi commandées avec un rapport d'impulsions constant, plus petit. La commande d'enrichisse- ment est donc améliorée. Par ailleurs, si une tension basse persiste à la sortie du capteur d'oxygène 17 pendant la période prédéterminée, le circuit 27 de détection de condition anormale délivre le signal constant pour commander les soupapes électromagnéti- ques avec ce rapport constant. Le moteur est donc alimenté avec un mélange extrêmement riche ou extrêmement pauvre qui entraîne son arret ou son mauvais fonctionnement. Mais, étant donné que le moteur fonc- tionne au ralenti, son fonctionnement anormal n'a aucune in- fluence sérieuse sur lui. Au contraire, le mauvais fonction- nement du carburateur ou d'autres parties du moteur peut être signalé par ce fonctionnement anormal. Si la température. du capteur d'oxygène diminue ainsi que sa tension de sortie sous l'effet d'un fonctionnement au ralenti pendant une longue période, le comparateur 22 délivre un signal avec un faible rapport d'impulsions qui enrichit le mélange. Si ce rapport d'impulsions minimal persiste pendant la durée prédéterminée, les commutateurs 20 et 21 sont commandés de la manière décrite ci-dessus. Les soupapes électromagnétiques 13 et 14 sont alors commandées avec le rapport d'impulsions constant afin d'éviter un enrichissement excessif du mélange air-combustible. Quand le paillon 8 est ouvert,(c'est à dire quand le ralenti est interrompu), le contact 25 s'ouvre de sorte que les commutateurs 20 et 31 reviennent dans l'état de la commande normale en boucle fermée. Le circuit 18 de commande en boucle fermée fonctionne donc en réponse au signal venant du capteur d'oxygène 17. Ainsi, même si le carburateur fonc- tionne mal, le mélange est corrigé par le fonctionnement du dispositif de commande en boucle fermée en fonction du signal de sortie du capteur d'oxygène 17. Le moteur peut donc fonctionner avec le mélange air-combustible corrigé. Il est ainsi possible d'éviter des conditions dangereuses ou gênantes telles que l'arrêt du moteur pendant la con- duite du véhicule. Les figures 5 et 6 représentent un autre mode de réali- sation de l'invention, les circuits qui sont identiques à ceux du premier mode de réalisation étant désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, le signal de sortie du comparateur 22, c'est à dire le train d'impulsions rectangulaires, est appliqué à un circuit multivibrateur monostable 30a à déclenchement. Les signaux de sortie du commutateur 25 de détection de ralenti et du circuit multi- vibrateur 30a sont appliqués respectivement à l'entrée R et à l'entrée S d'un circuit basculeur 35. La sortie Q du circuit basculeur 35 est connectée à l'électrode de comman- de d'un commutateur 36 qui relie le capteur d'oxygène 17 au circuit de jugement 19, ainsi qu'aux électrodes de commande des commutateurs 20 et 31 comme dans le premier mode de réalisation. Quand le comparateur 22 délivre le signal de rapport d'impulsion maximale (rapport 100 %) pendant une durée prédéterminée lors du fonctionnement au ralenti, le circuit multivibrateur 30a délivre un signal de commande de commu- tateur, de sorte que les commutateurs 36 et 20 sont ouverts et le commutateur 31 est fermé. Le signal constant est donc appliqué au comparateur 22. Ce dernier délivre donc un si- gnal de rapport d'impulsions fixe, par exemple 50 %. Les soupapes électromagnétiques 13 et 14 sont alors commandées avec un rapport d'impulsions constant, plus petit. Quand le papillon 8 es ouvert, le contact 25 s'ouvre de sorte que la sortie du circuit basculeur 35 change d'état. Le dispositif passe alors dans l'état de commande normale en boucle fermée. Selon l'invention, lorsqu'un mélange air-combustible excessivement riche ou excessivement pauvre est fourni en raison d'un mauvais fonctionnement du moteur au ralenti, l'écart du rapport air-combustible est encore accentué, ce qui entraîne un mauvais fonctionnement du moteur. Cela permet de signaler un mauvais fonctionnement du moteur, résultant par exemple d'une panne du carburateur. Etant donné que l'écart du rapport air-combustibole est corrigé pendant la conduite du véhicule, un mauvais fonctionnement du moteur par exemple son arrêt, peut être évité. REVENDICATION Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un carburateur de moteur à combustion interne compor- tant une tubulure dtadmission(1a), un papillon de carbura- teur dans la tubulure d'admission, une tubulure dtéchappe- ment (16), un premier détecteur (17) destiné à détecter la concentration d'un constituant des gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'échappement, et au moins une soupape électro- magnétique (13,14) fonctionnant par tout ou rien, desti- née à corriger le rapport air-combustible du mélange four- ni par un dispositif 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. examiner un signal de sortie dudit premier détec- teur (17) et un circuit d'attaque (24) qui produit un signal de sortie qui commande 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 voisine de sa valeur stoechiométrique, un second détecteur (25) destiné à détecter le fonctionnement au ra- lenti dudit moteur à combustion interne, et produisant un signal. de ralenti pendant le fonctionnement au ralenti, un générateur (32) de signai constant qui, lorsqu'il est com- mandé, fait fonctionner sélectivement lesdites soupapes élec- nd tromagnétiques par l'intermédiaire dudit circuit d'attaque avec un rapport d'impulsions prédéterminé, un dispositif de commutation (20,31,36) destiné à rendre ledit dispositif de commande électronique insensible au signal de sortie dudit premier détecteur et le faisant réagir audit signal constant, et un circuit (27) de détection de condition anormale qui produit des signaux de commande dudit dispositif de commu- tation quand le signal de sortie dudit premier détecteur (17) dépasse un niveau prédéterminé pendant une période pré- déterminée lors du fonctionnement au ralenti détecté par ledit second détecteur (25).