Brevet FR2462563A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne un dispositif de com- mande du rapport air-combustible d'un moteur à combustion interne comportant un système de contrôle d'émission avec un catalyseur à triple effet et, plus particulièrement, un dispositif de commande du rapport aircombustible pour l'a- mener à une valeur prédéterminée pendant le fonctionnement au ralenti ou sous forte charge à altitude élevée afin de réduire la consommation en combustible et d'améliorer le contrôle d'émission. Un dispositif de ce genre décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 132 199 comporte un dispositif de commande en boucle fermée, dans lequel un capteur d'o- xygène détecte la teneur en oxygène dans les gaz d'échap- pement et produit un signal électrique donnant une indica- tion sur le rapport air-combustible du mélange fourni au moteur. Le dispositif de commande actionne un dispositif de fourniture de mélange air-combustible avec un dispositif de correction de rapport d'impulsions, pour déterminer le rapport air-combustible du mélange et l'amener au rapport stoéchiométrique en fonction du signal provenant du cap- teur d'oxygène. Dans ce dispositif, la commande en boucle fermée avec le capteur d'oxygène n'intervient pas pendant le fonctionnement au ralenti et sous forte charge du mo- teur, et il intervient de manière à actionner le dispositif de fourniture de mélange air-combustible avec un rapport d'impulsions prédéterminé afin de stabiliser le fonction- nement au ralenti et d'améliorer le fonctionnement à grande puissance. Mais le rapport d'impulsions du dispositif de fourniture est réglé de manière à fournir un mélange dont le rapport air-combustible suffit pour améliorer le fonc- tionnement à basse altitude. Par conséquent, quand le dis- positif de fourniture de mélange air-combustible est fixé sur le rapport d'impulsions prédéterminé à altitude élevée pendant le fonctionnement au ralenti ou sous forte charge, le rapport air-combustible du mélange fourni par le dispo- sitif de fourniture diminue en raison de la diminution de la teneur en oxygène de l'air. Un mélange riche est alors fourni au moteur, ce dont il résulte une consommation dé- savantageuse en combustible et un mauvais effet de contr8le d' émission. L'invention a donc pour objet de réaliser un disposi- tif qui corrige le rapport air-combustible pendant le fonc- tionnement au ralenti et sous forte charge à altitude éle- vée, afin d'éviter l'enrichissement du mélange air-combus- tible. L'invention concerne donc un dispositif de commande du rapport aircombustible dans un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission, un dispositif d'alimen- taàtion en mélange air-combustible, un papillon des gaz une tubulure - d'échappement, un dispositif de détec- tion de la concentration d'un constituant des gaz d'échap- pement passant dans la tubulure d'échappement, un circuit de commande électronique, une soupape électromagnétique ac- tionnée par le signal de sortie du circuit de commande é- lectronique de manière à corriger le rapport air-combus- tible du mélange fourni par le dispositif d'alimentation; le dispositif de commande comporte un premier dispositif e conversion qui convertit le fonctionnement du papillon en un signal de sortie électrique, un second dispositif de conversion qui convertit la pression atmosphérique en un autre signal de sortie électrique, un circuit de jugement de démarrage de commande qui examine les signaux de sortie des premier et second dispositifs de conversion de manière à produire un signal de jugement, ce circuit de jugement de démarrage de commande étant connecté au circuit de com- mande électronique et produisant un signal qui augmente le rapport aircombustible quand le signal de sortie du second dispositif de conversion dépasse une valeur prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple nullement limitatif: La figure unique représente schématiquement un dispo- sitif de commande de rapport air-combustible selon l'in- vention. La figure montre donc un carburateur 1 qui communique avec un moteur à combustion interne, non représenté, et qui comporte une cave 2, un venturi 3, une buse 4 qui communique avec la cave 2 par un passage principal 5, et un orifice 9 qui communique avec la cave 2 par un passage 10. Des passages 7 et 12 de correction d'air sont prévus en parallèle avec une entrée principale d'air 6 et une en- trée d'air 11 au ralenti. Des soupapes électromagnétiques 13 et 14 du type à tout ou rien sont placées dans les pas- sages de correction d'air 7 et 12. L'orifice d'entrée de chaque soupape électromagnétique communique avec l'atmos- phère par un filtre à air 15. Un capteur d'oxygène 17 est disposé dans une tubulure d'échappement 16 qui communique avec l'orifice d'échappement des cylindres à combustion interne, non représentés, afin de détecter la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement. Un convertisseur cata- lytique à triple effet, non représenté, est placé dans la tubulure d'échappement 16, en aval du capteur d'oxygène 17. Un capteur de papillon 18 constitué par un potentiomètre détecte et convertit le degré d'ouverture du papillon 8 en une tension correspondante. Selon l'invention, l'ensemble comporte un dispositif de détection d'altitude. Ce dernier comporte un soufflet 26 et un potentiomètre 27 accouplé avec une pièce mobile du soufflet. La tension convertie par le potentiomètre est proportionnelle à la pression atmosphérique, représentant l'altitude à laquelle fonctionne le moteur. Le capteur de papillon 18 est connecté à un circuit 24 de commande de commutateur, connecté à son tour à un circuit de commande électronique d'un dispositif de com- mande en boucle fermée. Le circuit de commande électronique comporte un circuit de jugement 19 comprenant un compara- teur, un circuit d'intégration 20, un comparateur 21 et un circuit d'attaque 23. Le circuit d'intégration comporte un commutateur 28 d'entrée de signal d'erreur, un commutateur 29 d'entrée d'altitude et un commutateur 30 d'inhibition d'intégration. La sortie du potentiomètre 27 est connectée au circuit d'intégration par le commutateur 29. La pre- mière sortie du circuit 24 de commande de commutateur est connectée aux électrodes de commande des commutateurs 29 et 30 et sa seconde sortie est connectée à l'électrode de commande du commutateur 28. A une altitude normale, et lorsque la tension de sor- tie du capteur de papillon 18 est au niveau haut, avec une charge partielle du moteur, la première tension de sortie du circuit 24 de commande de commutateur est basse et sa seconde tension de sortie est élevée, ce qui ouvre les commutateurs 29 et 30 et ferme le commutateur 28. C'est une condition normale de commande en boucle fermée. Le signal de sortie du capteur d'oxygène 17 est ap- pliqué à un circuit de jugement 19 comportant un compara- teur. Le circuit de jugement 19 compare le signal d'entrée provenant du capteur d'oxygène 17 avec une tension de ré- férence VR correspondant au rapport stoéchiométrique, et il détermine si le signal d'entrée correspond à un mélange riche ou pauvre par rapport au rapport stoéchiométrique, afin de produire un signal de jugement. Le signal de juge- ment est émis vers le circuit d'intégration 30 par le com- mutateur 28 et ce signal est converti en un signal d'in- tégration qui varie dans le sens opposé à celui représenté par le signal de jugement d'entrée. Le signal d'intégration est comparé dans le comparateur 21 avec des impulsions triangulaires délivrées par un générateur 22 d'impulsions triangulaires, de sorte que des impulsions rectangulaires sont produites. Les impulsions rectangulaires sont appli- quées aux soupapes électromagnétiques 13 et 14 à tout ou rien par l'intermédiaire du circuit d'attaque 23. Quand le capteur d'oxygène 17 détecte des gaz d'échappement riches, il délivre une tension plus élevée. Par conséquent, le si- gnal de sortie du circuit d'intégration 20 augmente et, par conséquent, le comparateur 21 délivre des impulsions de sortie avec un rapport d'impulsions plus élevé, ce qui augmente la quantité d'air qui passe par les soupapes é- lectromagnétiques 13 et 14. La quantité d'air dans le mé- lange fourni par le carburateur 1 augmente donc, ce qui augmente le rapport air-combustible. Dans le cas o il est déterminé que le rapport air-combustible est pauvre, un signal de sortie dont le rapport d'impulsions est plus ré- duit est produit, de sorte que le rapport air-combustible est diminué afin d'enrichir le mélange. Quand le capteur de papillon 18 délivre un signal de niveau bas pendant le fonctionnement au ralenti ou dans le cas d'ouverture com- plète en fonctionnement à forte charge, les premier et second signaux de sortie du circuit 24 de commande de com- mutateur sont inversés, de sorte que le commutateur 28 est ouvert et que les commutateurs 29 et 30 sont fermés. La tension de sortie du potentiomètre 27 est donc appliquée au circuit d'intégration 20. Cependant, ce dernier n'in- tègre pas le signal d'entrée, mais délivre un signal de sortie qui dépend de la tension d'entrée délivrée par le potentiomètre 27. Le potentiomètre 27 est agencé pour produire une ten- sion de sortie basse à l'altitude normale et une tension de sortie plus élevée quand l'altitude augmente. Par consé- quent, à l'altitude normale et pendant le fonctionnement au ralenti ou sous forte charge, les soupapes électroma- gnétiques 13 et 14 à tout ou rien sont actionnées avec un faible rapport d'impulsions, fournissant ainsi un mélange air-combustible riche. Quand le dispositif 25 de détection d'altitude déli- vre des signaux de sortie de haute altitude et délivre une tension de sortie élevée, les soupapes électromagnétiques 13 et 14 fonctionnent avec un rapport d'impulsions plus élevé, fournissant ainsi un mélange dont le rapport air- combustible est à peu près égal au rapport optimal à l'al- titude normale. Selon l'invention, le rapport air-combustible du mé- lange pendant le fonctionnement au ralenti et sous forte charge à haute altitude est corrigé pour l'amener à une valeur correcte et pour éviter ainsi un enrichissement ex- cessif en combustible du mélange. La consommation en com- bustible est ainsi réduite, et l'effet de contrôle d'émis- sion est amélioré. Un dispositif électronique d'injection de combustible peut remplacer le carburateur 1, et un capteur de dépression qui détecte la dépression dans la *0 2462563 tubulure d'admission du moteur peut remplacer le capteur de papillon 18. o REVENDICATIONS 1-Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un premier dispositif de détection (18)des- tiné à comparer une première condition de fonctionnement avec une condition prédéterminée, un second dispositif de détection (17) destiné à détecter une autre condition du moteur, un troisième dispositif de détection (25) destiné à détecter une condition d'altitude, un dispositif de com- mande connecté auxdits premier et troisième dispositifs de détection, un dispositif (29) de déconnexion dadit pre- mier dispositif de détection dadit dispositif de commande sous l'effet d'une autre condition prédéterminée, %t un dispositif (13, 14) par lequel ledit dispositif de com- mande augmente le rapport air-combustible lorsqu'une con- dition d'altitude prédéterminée est détectée, lorsque la- dite autre condition prédéterminée est présente. 2 - Dispositif de commande du rapport air-combustible d'un moteur à combustion interne, comprenant une tubulure d'admission, un dispositif (1) de fourniture de mélange air-combustible, un papillon (8), une conduite d'échappe- ment (16), un dispositif de détection (17) de la teneur d'un constituant dans les gaz passant par ladite tubulure d'échappement, un circuit de commande électronique et des soupapes électromagnétiques (13, 14) actionnées par un si- gnal de sortie dadit circuit de commande électronique, de manière à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par ledit dispositif de fourniture de mélange en fonction dudit dispositif de détection, dispositif de com- mande caractérisé en ce qu'il comporte un premier disposi- tif de conversion (18) destiné à convertir le fonctionne- ment dudit papillon en un signal électrique de sortie, un second dispositif de conversion (25) de la pression atmos- phérique ambiante existant actuellement en un signal élec- trique de sortie, un dispositif (19) qui rend le circuit de commande électronique indépendant du signal de sortie du- dit dispositif de détection, en fonction du signal de sor- tie dudit premier dispositif de conversion, et un dispo- sitif qui ramène ledit signal de sortie dudit second dispo- sitif de conversion audit circuit de commande électronique en fonction du signal de sortie dudit premier dispositif de conversion. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites soupapes électromagnétiques (13, 14) sont des soupapes électromagnétiques du type fonctionnant par tout ou rien.