Brevet FR2463284A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un dispositif de commande du rapport air- combustible d'un mélange fourni a un moteur à combustion interne, pour l'amener a une valeur correcte pendant le fonctionnement du moteur à froid. Il existe déjà des dispositifs de commande en boucle fermée du rapport air-combustible dans la technique des systèmes de contrôle d'émission des moteurs à combustion in- terne, avec un catalyseur à triple effet. Dans un disposi- tif de ce genre, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique nO 4 132 199, un capteur d'oxygène détecte la teneur en oxygène des gaz d'échappement et un circuit de commande électronique commande une soupape électromagnétique du type à tout ou rien, en fonction de la tension de sortie du cap- teur d'oxygène, afin de régler le rapport air-combustible du mélange à sa valeur stc*chiométrique. La tension de sor- tie du capteur d'oxygène varie en fonction de sa tempéra- ture. Plus particulièrement, quand la température de ce cap- teur est inférieure a une certaine valeur, sa tension de sortie est trop basse pour que le circuit de commande élec- tronique commande le rapport air-combustible. Par conséquent, pendant un fonctionnement à froid, le dispositif de comman- de en boucle fermée est rendu inopérant et des impulsions d'attaque d'un rapport d'impulsions fixe sont appliquées à la soupape électromagnétique à tout ou rien de manière a fournir un mélange pauvre.* Par ailleurs, un volet de départ automatique est prévu-pour corriger le mélange air-combus- tible pauvre afin de l'amener à un rapport approprié en fonc- tion de la température du moteur, et d'améliorer ainsi le fonctionnement du moteur à froid. Le volet de départ automatique est agencé de manière à étre fermé par un élément bimétallique en spirale, en fonc- tion de la température du moteur froid, et à s'ouvrir pro- gressivement au fur et à mesure que la température augmente. Si la vitesse du moteur augmente sous l'effet de l'ou- verture du papillon, la quantité d'air admise augmente. Par conséquent, le volet de départ fermé par le dispositif de départ automatique est ouvert ou fermé irrégulièrement par la quantité d'air accrue. Il en résulte que le mélange air-combustible devient excessivement pauvre ou excessivement riche. L'invention a donc pour objet de réaliser un dispositif de commande qui peut corriger la variation du rapport air- combustible pendant le fonctionnement du moteur à froid. L'invention concerne donc un dispositif de commande du rapport aircombustible d'un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission, une tubulure d'échappe- ment, un volet de départ dans la tubulure d'admission, un dispositif de départ automatique comportant un élément chauffant à coefficient de température positif disposé près d'un élément bimétallique accouplé avec le volet de départ, un dispositif de détection de la concentration d'un consti- tuant des gaz passant par la tubulure d'échappement, un dispositif de fourniture de mélange air-combustible à la tubulure d'admission, un circuit de commande électronique e t au moins une soupape électrciagnétique ccmnendée -par un signal *--- de sortie du circuit de commande électronique de manière à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par le dispositif de fourniture de mélange; le dispositif se- lon l'invention comporte un dispositif de détection d'air admis fournissant un signal de sortie électrique correspon- dant à la quantité d'air admis dans la tubulure d'admission, un dispositif de détection de température du moteur qui dé- livre un signal de sortie électrique correspondant à la température du moteur, et un dispositif de calcul des si- gnaux de sortie de l'élément chauffant à coefficient de tem- pérature positif, du dispositif de détection d'air admis et du dispositif de détection de température du moteur, et pro- duisant ainsi un signal de correction; le circuit de comman- de électronique comporte un dispositif qui corrige le signal appliqué aux soupapes électromagnétiques par le signal de correction afin de corriger le rapport air-combustible et de l'amener à un rapport correct. 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'exemple nullement limitatif: la figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande du rapport air-combustible selon l'invention, la figure 2 est une courbe des variations du rapport air-combustible en fonction de la quantité d'air admis, et la figure 3 est un schéma électrique d'un dispositif de commande électronique. La figure 1 montre donc un carburateur 1 qui communique avec un moteur à combustion interne 25. Le carburateur com- porte une cuve 2, une tubulure d'admission la dans laquelle se trouve un venturi 3, une buse 4 qui communique avec la cuve 2 par un passage principal 5 et un gicleur de ralenti 9 près d'un papillon 8 et communkquant avec la cuve 2 par un passage de ralenti 10. Des passages de correction d'air 7 et 12 sont disposés parallèlement à une entrée principale d'air 6 et une entrée d'air 11 de ralenti. Des soupapes élec- tromagnétiques 13 et 14 du type à tnut ou rien sont prévues pour les passages de correction d'air 7 et 12. L'orifice d'entrée 13a, 14a, de chaque soupape électromagnétique communique avec l'atmosphère par un filtre à air 15. Un capteur d'oxygène est disposé dans la tubulure d'échappe- ment 16 pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échap- pement et fournir un signal qui y correspond. Un convertis- seur catalytique, non représenté, à triple effet, est prévu dans la tubulure d'échappement 16 en aval du capteur d'oxy- - gène 17. Un dispositif 19 de départ automatique règle un volet de départ 20 dans la tubulure d'admission la. Le dispositif de départ automatique 19 comporte un élément chauffant 22 à coefficient de température positif et un élément bimétal- lique 21 en spirale chauffé par l'élément chauffant 22. Ce dernier est connecté à une batterie d'accumulateurs 23. La résistance de l'élément chauffant 22 est basse à froid et elle augmente avec la température. Ainsi, à froid, le volet de départ 20 qui est accouplé avec l'élément bimétallique 21 est fermé et il s'ouvre progressivement sous l'effet du fonctionnement de l'élément bimétallique 21 au fur et à mesure que la température augmente. Un capteur de dépression 24 détecte la dépression dans le venturi, c'est à dire qu'il détecte la quantité d'air admis. En outre, un capteur de température 27 est disposé dans la chemise d'eau 26 du moteur pour détecter la température de lta de refroidissement. La figure 3 montre que le capteur de température 27. est connecté à un circuit 28 de commande de commutateur faisant partie d'un circuit de commande électronique 18 représenté sur la figure -3. Le stnal de sortie du capteur d'oxygène 17 est appliqué à un circuit de jugement 29 faisant partie du circuit de commande électronique 18. Le circuit de jugement 29 compare le signal de sortie du capteur d'oxygène 17 avec une va- leur de référence VR correspondant au rapport air-combusti- ble stochiométrique, et il détermine si le signal de sortie représente un mélange riche ou pauvre comparativement au rapport stoechiométrique, afin de produire un signal de ju- gement. Ce dernier est appliqué à un circuit d'intégration par l'intermédiaire d'un commutateur 31. Dans le circuit d'intégration 30, le signal est converti en un signal in- tégré qui varie dans le sens inverse, c'est à dire dans le sens opposé à celui représenté par le signal de jugement. Le signal intégré sur la ligne 30a est comparé dans un- com- parateur 32 avec des impulsions triangulaires provenant d'un générateur 33 d'impulsions triangulaires, de sorte-que des impulsions rectangulaires sont produites pour comman- der les soupapes électromagnétiques 13 et 14 fonctionnant par tout ou rien. Lorsqu'un mélange air-combustible riche est détecté, le comparateur 32 délivre des impulsions de sortie dont le rapport d'impulsions est augmenté, afin d'augmenter la quantité d'air passant par les soupapes électromagnétiques 13 et 14, sous l'effet de l'augmentation de leur période d'ouverture. Ainsi, la quantité d'air dans le mélange fourni par le carburateur 1 augmente, ce qui augmente le rapport air-combustible. Lorsqu'un rapport air-combustible pauvre est déterminé, des impulsions de sortie dont le rapport d'impulsions est plus petit sont produites et sont appli- quées aux soupapes, de sorte que le rapport air-combustible diminue ce qui enrichit le mélange. Comme le montre la figure 3, les signaux de tension de sortie du capteur de température 27 et du capteur de dépres- sion 24 sont appliqués a un premier circuit de calcul 34. Dans ce dernier, un rapport air-combustible approprié est obtenu par un calcul sur la température de l'eau de refroidis- sement et la quantité d'air admis. Par ailleurs, les tensions de sortie du capteur de dépression 24 et de l'élémertchauf- fant 22 sont appliquées à un second circuit de calcul.35. Le rapport air-combustible réel du mélange admis est obtenu par un calcul sur la quantité d'air admis, au moyen du capteur de dépression 24, et sur le signal de sortie de l'élément chauffant 22 représentant le degré d'ouverture du volet de départ 20. Les signaux de sortie des premier et second circuits de calcul 34 et 35 sont appliqués à un cir- cuit 36 de comparaison de différence dans lequel le signal représentant le rapport air-combustible réel est comparé avec le signal représentant le rapport air-combustible vou- lu ce qui produit un signal de correction sur un conducteur 36a. La sortie du circuit 36 est connectée au comparateur 32 par un commutateur 37. Quand la tension de sortie du capteur de température 27 dépasse un niveau prédéterminé, les signaux de sortie du circuit 28 de commande de commutateurs sont inversés de sorte que le commutateur 31 est ouvert et que le commutateur 37 est fermé. Ainsi, le circuit d'intégration 30 est inopé- rant et le signal de correction provenant du circuit 36 est fourni au comparateur 32 par le commutateur 37. Un si- gnal de rapport correct et corrigé est donc produit par le comparateur 32. Les soupapes électromagnétiques 13 et 14 sont donc commandées avec le rapport d'impulsions corrigé et un mélange dont le rapport aircombustible est correct peut être fourni au moteur. La figure 2 montre la variation du rapport air-combus- tible en fonction de la quantité d'air admis, selon l'in- vention, pendant le fonctionnement du moteur à froid. La ligne "a" montre la variation à une température basse de l'eau de refroidissement et la ligne "b" montre la varia- tion à une température plus élevée. La figure montre ainsi que le rapport air-combustible est pratiquement constant. Il est évident que la quantité d'air admis peut être détectée par tout autre dispositif, par exemple un indica- teur de vitesse ou un capteur de dépression qui détecte la dépression dans la tubulure d'admission. Selon l'invention, étant donné que le rapport air-com- bustible du mélange pendant le fonctionnement du moteur à froid peut être corrigé, le fonctionnement du moteur peut être amélioré, la consommation en combustible peut être réduite et un bon contr8le d'émission peut être assuré. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission (la) et une tubulure dtéchappement (16), un vo- let de départ (20) dans la tubulure d'admission, un disposi- tif de départ automatique (19) comprenant un élément chauf- fant (22) à coefficient de température positif, disposé contre un élément bimétallique (21) accouplé avec ledit volet de départ, un dispositif (17) de détection de la con- centration d'un constituant des gaz passant par la tubulure d'échappement, un dispositif de fourniture de mélange air- combustible à-la tubulure d'admission, un circuit de comman- de électronique (18) et au moins une soupape électromagnétique (13,14) actionnée.- par un signal de sortie du circuit de commande électronique, pour corriger le rapport air-combus- tible du mélange fourni par le dispositif de fourniture de mélange, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (24) de détection d'air admis fournissant un si- gnal électrique de sortie correspondant à la quantité d'air admis dans la tubulure d'admission (la), un dispositif (27) de détection de température du moteur produisant un signal électrique de sortie correspondant à la température du moteur et un dispositif de calcul (34,35) destiné à calcu- ler les signaux de sortie dudit élément chauffant (22) à coefficient de température positif, du dispositif (24) de détection d'air admis et du dispositif (27) de détection de température du moteur, et produisant un signal de correction, ledit circuit de commande électronique (18) comportant un dispositif (36) destiné à corriger le signal appliqué aux- dites soupapes électromagnétiques (13,14) par ledit signal de correction de manière à corriger le rapport air-combus- tible et l'amener à une valeur correcte. 2 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission (la) et une tubulure d'échappement (16), un volet de départ (20) dans la tubulure d'admission, un dis- positif de départ automatique (19) comprenant un élément chauffant (22) à coefficient de température positif, contre un élément bimétallique (21) accouplé avec ledit volet de départ, un dispositif (17) de détection de la concentration d'un constituant des gaz passant par ladite tubulure d'échap- pement, un dispositif de fourniture de mélange air-combus- tible à la tubulure d'admission, un circuit électronique de commande (18) et au mnins une soupape électroangnétique (13,14) commandée par un signal de sortie dudit circuit de comman- de électronique de manière à corriger le rapport air-combus- tible du mélange fourni par ledit dispositif de fourniture de de mélange, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (241) de détection d'air admis produisant un si- gnal électrique de sortie correspondant à la quantité d'air admis dans la tubulure d'admission, un dispositif (27) de détection de température du moteur produisant un signal électrique de sortie correspondant à la température du mo- teur, un premier circuit de calcul (34) destiné à produire un signal de rapport air-combustible approprié et souhaité à partir desdits signaux de sortie du dispositif de détec- tion d'air admis et du dispositif de détection de tempéra- ture du moteur, un second circuit de calcul (35) produisant un signal de rapport air-combustible réel à partir du signal de sortie dudit dispositif de détection d'air admis et du signal de sortie dudit élément chauffant à coefficient de température positif et un dispositif (36) destiné à comparer le signal de rapport air-combustible approprié et ledit signal de rapport air-combustible réel, et à produire un signal de correction de rapport d'impulsions qui est appli- qué audit circuit de commande électronique (18) afin de corriger le rapport d'impulsions fixé.