Brevet FR2462565A1 — publié le 19810213

i La présente invention concerne un dispositif de com- mande électronique du carburateur d'un moteur à combustion interne et, plus particulièrement, un dispositif de com- mande du rapport air-combustible d'un mélange pour l'amener à une valeur appropriée pendant la période d'échauffement du moteur. Il existe déjà des dispositifs de commande en boucle fermée, destinés à commander le rapport air-combustible dans la technique de contrAle de l'émission des moteurs à combustion interne avec un catalyseur à triple effet, comme le décrit par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 132 199. Dans un dispositif de ce genre, un capteur d'oxygène détecte la teneur en oxygène des gaz d'échappe- ment et délivre une tension de sortie donnant une indica- tion sur le rapport air-combustible du mélange fourni au moteur. Un circuit de commande électronique commande une soupape électromagnétique du type à tout ou rien en fonc- tion de la tension de sortie du capteur d'oxygène, afin de déterminer le rapport air-combustible du mélange pour l'amener au rapport stoéchiométrique. La tension de sortie du capteur d'oxygène varie en fonction de sa température. Plus particulièrement, quand la température est inférieure à 3000C,. la tension de sortie est trop basse pour que le circuit de commande électronique commande le rapport air- combustible. Dans un dispositif de commande électronique de type courant, le rapport d'impulsions (c'est-à-dire le rapport entre la durée de la période d'ouverture de la soupape et la durée d'un cycle de cette soupape électromagnétique à tout ou rien) est fixé à une valeur prédéterminée pendant le fonctionnement du moteur à froid pour produire un mé- lange air-combustible pauvre et, par contre, un volet de départ automatique corrige le mélange pauvre fourni par le système pour l'amener à une valeur appropriée en fonc- tion de la température du moteur, afin d'en améliorer le fonctionnement. Le volet de départ automatique est agencé pour être fermé par un élément bimétallique en fonction de la tempé- rature du moteur afin que ce dernier puisse être démarré à froid. Le volet de départ est ouvert progressivement au fur et à mesure que la température du moteur s'élève. Dans ce dispositif, une légère variation de la surface de pas- sage du volet de départ entraîne une grande variation du rapport aircombustible. Il est donc difficile de commander ce rapport pour l'amener à une valeur souhaitable au moyen du volet de départ automatique. L'invention a donc pour objet de réaliser un disposi- tif de commande électronique pour un carburateur, suscep- tible de corriger le rapport air-combustible pendant le fonctionnement du moteur à froid, pour l'amener à une va- leur assurant des performances satisfaisantes du moteur froid, améliorant ainsi le bon fonctionnement du moteur et per- mettant d'assurer le contrôle de l'émission. L'invention concerne donc un dispositif de commande électronique pour un carburateur d'un moteur à combustion interne, comprenant une conduite d'admission et un dispo- sitif d'alimentation en mélange air-combustible, ce dispo- sitif comprenant un convertisseur qui convertit la varia- tion de la température de l'eau de refroidissement en une quantité électrique, un dispositif de commande du rapport air-combustible du mélange fourni par le dispositif d'ali- mentation en mélange, et un dispositif de commande élec- tronique qui commande ce dispositif de commande de rap- port, le dispositif de commande électronique réagissant à un signal de sortie du convertisseur de manière que le rap- port air-combustible soit amené à une valeur assurant un fonctionnement satisfaisant du moteur à froid. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaftront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annriexés, donnés uniquement à titre d'exem- ples nullement limitatifs: La fig. 1 représente schématiquement un dispositif de commande de rapport air-combustible selon l'invention, La fig. 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention, et La fig. 3 est un schéma électrique du circuit de ju- gement de démarrage de commande. La fig. 1 montre donc un moteur à combustion interne 1 comportant une tabulure d'admission 2 et une tubulure d'échappement 3. Un filtre à air 4 et un carburateur 5 sont prévus dans la tubulure d'admission 2 et un convertis- seur catalytique 10 à triple effet ainsi qu'un silencieux 7 sont prévus dans la tubulure d'échappement 3. Un capteur d'oxygène 8 est également prévu,dans la conduite d'échap- pement, en amont du convertisseur catalytique 6 afin de détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Le signal de sortie du capteur d'oxygène 8 est appliqué à un circuit de commande électronique 9 qui actionne une sou- pape électromagnétique 10 du type à tout ou rien commandant elle-même le débit d'alimentation en combustible vers une buse principale 25. Une thermistance 11 est placée dans une chemise d'eau 12 pour produire une tension qui dépend de la température de l'eau de refroidissement. La thermistance 11 est con- nectée au circuit de commande 9. Le carburateur 5 comporte une cave 13, un gicleur principal 14, an passage principal 15 pour le combustible et un passage de dérivation 16 pour le combustible. Le passage de dérivation 16 est fermé et ouvert de façon in- termittente par le plongeur ou l'aiguille 17 de la soupape électromagnétique 10 du type à tout ou rien. Un volet de départ automatique comporte un élément chauffant 22 à coef- ficient de température positif et un élément bimétallique 23 chauffé par l'élément chauffant 22. Ce dernier est con- necté à une batterie d'accumulateurs 19 par un relais 21 et le contact d'allumage 20. La résistance de l'élément chauffant 22 est faible à froid et elle augmente avec la température. Ainsi, à froid, le volet de départ 18 qui est accouplé avec l'élément bimétallique 23 qui le fait pivoter est fermé et il s'ouvre progressivement sous l'effet du fonctionnement de l'élément bimétallique 23 quand la température augmente. Un papillon 24 et la buse principale 25 du carbura- teur 5 sont disposés dans la tubulure d'admission 2. Un alternateur 26 est connecté à l'enroulement du relais 21. Le dispositif de commande électronique 9 comporte une thermistance de détection et un circuit de traitement 27, un circuit 28 de jugement de démarrage de commande, un cir- cuit de jugement 29 connecté à un circuit d'intégration 30 et à un comparateur 31 qui, à son tour, est connecté à un générateur 32 d'impulsions triangulaires et à un circuit 33 de commande de soupape. Le capteur d'oxygène 8, le cir- cuit de jugement 29, le circuit d'intégration 30, le com- parateur 31, le circuit d'attaque 33 et la soupape 10 cons- tituent un dispositif de commande en boucle fermée de type bien connu. La fig. 3 représente un exemple du circuit 28 de jugement de démarrage de commande. De circuit 28 dé- livre un signal à la sortie B quand l'amplitude de la ten- sion de sortie du capteur d'oxygène 8 dépasse une valeur prédéterminée. En fonctionnement, quand le contact d'allumage 20 est fermé, le moteur est démarré et l'alternateur 26 fonctionne. Ainsi, le relais est excité et ferme les contacts 21a par le contact mobile 21b afin d'alimenter l'élément chauf- fant 22 par la batterie 19. L'élément bimétallique 23 s'échauffe donc de sorte que le volet de départ 18 s'ou- vre. La température de l'1élément chauffant 22 s'élève et il en résulte que sa résistance augmente, ce qui diminue la vitesse d'ouverture du volet de départ. Le circuit 28 de jugement de démarrage de commande é- lève la tension du signal de sortie du capteur d'oxygène 8. Quand la tension délivrée par le capteur d'oxygène 8 est inférieure à un niveau prédéterminé, le circuit de jugement 28 délivre un signal de niveau haut sur la ligne 28a et un signal de -niveau bas sur la ligne 28b. Le signal de niveau haut est appliqué à l'électrode de commande d'un commutateur 34 d'inhibition d'intégration et à l'électrode de commande d'un commutateur 35 d'entrée de paramètre du moteur connecté entre le circuit 27 de détection de ten- sion de thermistance et l'entrée du circuit d'intégration 30. Le signal de niveau bas est appliqué à l'électrode de commande d'un commutateur 36 d'entrée de signal d'erreur qui est disposé entre le circuit de jugement 29 et l'entrée du circuit d'intégration 30. Les commutateurs 34 et 35 sont donc fermés et le commutateur 36 est ouvert, de sorte que le circuit d'intégration 30 ne fonctionne pas en inté- grateur mais en amplificateur opérationnel. Le circuit d'intégration 30 est donc commandé par le circuit 27 de détection de tension de thermistance et de traitement de manière à produire un signal de sortie. Le signal de sor- tie du circuit d'intégration 30 est comparé dans le compa- rateur 31 avec les impulsions triangulaires provenant du générateur 32. Le signal de sortie du circuit d'intégration 30 dé- coupe les impulsions triangulaires dans le circuit compa- rateur 31 de manière à produire des impulsions rectangu- laires à tout ou rien. La durée de chaque impulsion rec- tangulaire varie en fonction du signal de sortie du cir- cuit d'intégration 30. Ces impulsions sont appliquées à la soupape 10 par le circuit d'attaque 33. Quand le moteur fonctionne à froid, la température de l'eau de refroidissement est basse. La résistance de la thermistance 11 est donc élevée et la tension du signal appliqué au circuit d'intégration 30 par le circuit 37 est élevée. Le circuit d'intégration 30 produit des impulsions à tout ou rien dont le rapport d'impulsions est réduit par la tension d'entrée élevée. Ainsi, la soupape 10 est ac- tionnée avec un rapport d'impulsions réduit, ce qui diminue le débit du combustible dans le passage 16 vers la buse principale 25 et vers les orifices 25a, fournissant ainsi un mélange air-combustible pauvre dans la tubulure d'ad- mission 2. Il est donc possible de corriger le rapport air-combustible établi par le volet de départ automatique. Il est ainsi possible d'éviter un rapport air-combustible excessivement riche. Pendant la période d'échauffement, quand la tempéra- ture de l'eau de refroidissement augmente, la résistance de la thermistance 11 diminue, ce qui réduit la tension appliquée au circuit d'intégration 30. Il en résulte que le rapport d'impulsions diminue et un mélange air-combus- tible plus riche peut être fourni. Il apparaît ainsi que le rapport aircombustible du mélange peut être commandé pour l'amener à une valeur souhaitable par le circuit de commande électronique 9 et la thermistance 11, pendant la période d'échauffement du moteur. Le moteur froid peut ainsi fonctionner correctement avec un mélange air-combus- tible corrigé. Quand le moteur s'est échauffé, lorsque la tension du capteur d'oxygène 8 atteint le niveau prédéterminé, la tension de sortie du circuit 28 de jugement de démarrage de commande s'inverse. Par conséquent, les commutateurs 34 et sont ouverts et le commutateur 36 est fermé, de sorte que le circuit d'intégration 30 réagit au signal de sortie du circuit de jugement 29. Ce dernier détermine si le si- gnal provenant du capteur d'oxygène 8 est supérieur ou inférieur à un niveau voulu et prédéterminé de manière à délivrer une tension de sortie jugée. Le circuit de commande électronique 9 commande ainsi le rapport d'impulsions de la soupape 10 à tout ou rien afin d'établir le rapport-air-combustible stoéchiométrique. La fig. 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention, sous la forme d'un dispositif similaire à ce- lui de la fig. 1. Les mêmes éléments que dans le présent mode de réalisation sont identifiés par les mêmes réfé- rences numériques. Dans ce second dispositif, le circuit de l'élément chauffant 22 à coefficient de température positif et le circuit 27 de détection de tension de ther- mistance sont connectés à un circuit de calcul 37 faisant partie du circuit de commande électronique 9. Le circuit de calcul 37 comporte un amplificateur opérationnel 38, un transistor 41, un commutateur 39 commandé par le tran- sistor 41 et un commutateur 40 commandé par l'amplifica- teur 38. La sortie du circuit de-calcul 37 est connectée au circuit d'intégration 30 par le commutateur 35. Quand le moteur tourne à froid, au début de son démarrage, la tension de sortie du circuit 27 est supérieure à la ten- sion fournie par l'élément chauffant 22. La tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 38 est donc élevée et le transistor 41 est débloqué de sorte que le commuta- teur 39 est ouvert et le commutateur 40 est fermé. La tension de sortie du circuit 27 est donc appliquée au cir- cuit d'intégration 30-par les commutateurs 40 et 35. Quand la température du moteur et celle de l'élément chauffant 22 augmentent, la résistance de la thermistance 11 dimi- nue et celle de l'élément chauffant à coefficient de tem- pérature positif augmente. Quand la tension de l'élément chauffant est supérieure à la tension de la thermistance, la tension de sortie de l'amplificateur 38 est inversée. Le commutateur 39 est donc fermé et le commutateur 40 est ouvert. Par conséquent, la tension de l'élément chauffant est appliquée au circuit d'intégration 30. Le dispositif actionne donc la soupape 10 à tout ou rien par le signal provenant du circuit de calcul 37 quand le moteur est froid. Dans ce second mode de réalisation, étant donné que le dispositif commande le rapport air-combustible par un signal qui combine les tensions de la thermistance et de l'élément chauffant, le fonctionnement du moteur à froid peut 9tre amélioré encore plus qu'avec le précédent mode de réalisation. Il est bien entendu que des soupapes électromagnéti- ques fonctionnant par tout ou rien peuvent être prévues dans la conduite d'air et/ou la conduite de dérivation d'air afin de commander le débit d'air plutôt que de com- mander le débit de combustible, et que des dispositifs de détection des constituants des gaz d'échappement autres qu'un capteur d'oxygène, ainsi que différents dispositifs d'actionnement autres qu'une soupape électromagnétique par tout ou rien peuvent convenir. Il apparait ainsi que l'invention permet de réaliser un dispositif de commande électronique qui peut commander le rapport air-combustible en fonction de l'augmentation de la température de l'eau de refroidissement, en assurant ainsi des performances satisfaisantes du moteur à froid avec une réduction souhaitable des constituants dangereux des gaz d'échappement. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande électronique-du carbura- teur d'un moteur à combustion interne, comprenant une tu- bulure d'admission et un dispositif de fourniture d'un mélange d'aircombustible dans la tubulure d'admission, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de conversion (11) destiné à convertir les variations de la température de l'eau de refroidissement du moteur en un signal électrique, un dispositif de commande (iO) du rap- port air-combustible du mélange fourni par ledit dispositif de fourniture de mélange, et un dispositif de commande é- lectronique (9) qui commande ledit dispositif de commande de rapport aircombustible, ledit dispositif de commande électronique réagissant au signal électrique provenant du- dit dispositif de conversion de manière que le rapport air-combustible soit commandé pour l'amener à une valeur assurant un fonctionnement satisfaisant du moteur à froid. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (8) de détec- tion du contenu des gaz d'échappement, et produisant un si- gnal de sortie en fonction de ce contenu, ledit dispositif de commande électronique (9) réagissant en outre au signal de sortie dudit dispositifde détection (8) pour commander ledit dispositif de commande (10) de rapport air-combus- tible quand le moteur s'est échauffé. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que ledit dispositif de détection (8) est un capteur d'oxygène. 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que ledit dispositif de commande (10) de rap- port air-combustible est une soupape électromagnétique du type à tout ou rien, ledit dispositif de commande électro- nique (9) produisant en outre des impulsions par tout ou rien pour commander ledit dispositif de commande de rap- port air-combustible. 5 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que ledit dispositif de conversion (11) con- siste en une thermistance. 6 - Dispositif de commande électronique du carbura- teur d'un moteur à combustion interne comportant une tu- bulure d'admission et un dispositif de fourniture d'un mélange aircombustible dans ladite tubulure d'admission, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de conversion (11) des variations de la température de l'eau de refroidissement du moteur en un signal électri- que, un volet de départ (18) discosé dans ladite tubulure d'admission, un élément bimétallique (23) destiné à ac- tionner ledit volet de départ, un élément chauffant (22) destiné à chauffer ledit élément bimétallique, un dispo- sitif de commande (10) du rapport air-combustible du mé- lange fourni par ledit dispositif de fourniture de mé- lange air-combustible et un dispositif de commande élec- tronique (9) qui commande ledit dispositif de commande de rapport air-combustible, ledit dispositif de commande é-. lectronique réagissant aux signaux électriques de sortie dudit dispositif de conversion et dudit élément chauffant de manière que le rapport aircombustible soit commandé à une valeur assurant des performances satisfaisantes du moteur à froid. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (8) de détec- tion du contenu des gaz d'échappement, et produisant un signal de sortie en fonction de ce contenu, ledit dispo- sitif de commande électronique (9) réagissant en outre au signal de sortie dudit dispositif de détection et comman- dant ledit dispositif de commande de rapport air-combus- tible quand le moteur s'est échauffé. 8 - Dispositif selon la revendication 6 ou 7, carac- térisé en ce que ledit dispositif de détection (8) est un capteur d'oxygène. 9 - Dispositif selon la revendication 6 ou 7, carac- térisé en ce que ledit dispositif de commande (10) du rapport air-combustible consiste en une soupape électro- magnétique à tout ou rien, ledit dispositif de commande électronique (9) produisant en outre des impulsions par tout ou rien pour commander ledit dispositif de commande de rapport air-combustible. - Dispositif selon la revendication 6 ou 7, carac- térisé en ce que ledit dispositif de conversion (11) con- siste en une thermistance, et ledit élément chauffant (22) en un élément à coefficient de température positif.