Brevet FR2473627A1 — publié le 19810717

La présente invention est relative à un dispositif de commande du rapport air-combustible pour un appareil de commande des émissions dans l'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un convertisseur catalyti- que pourvu d'un système de catalyse à trois voies. Un tel appareil de commande est du type à réaction comprenant un capteur de 2 afin de détecter la concentra- tion en oxygène dans les gaz d'échappement, un ensemble d'alimentation en mélange air-combustible, une électro-vanne de coupure pour corriger le rapport air-combustible du mé- lange fourni par l'ensemble d'alimentation en mélange, et un circuit de commande électronique. Le circuit de commande électronique comprend un comparateur pour comparer le signal de sortie du capteur de 2 avec une valeur prédéterminée, un circuit intégrateur qui est relié au comparateur pour intégrer la sortie de celui-ci, et un circuit de puissance relié au circuit intégrateur pour produire des impulsions de puissance pour l'électro-vanne de coupure. Le capteur 2 engendre un signal électrique qui est une indication du rapport air-combustible du mélange admis dans les cylindres du moteur. La tension de sortie du capteur de 0 est supérieure à une tension prédéterminée lorsque la concentration en oxy- gène des gaz d'échappement est plus faible qu'un rapport prédéterminé correspondant à la valeur stoechiométrique du rapport air-combustible pour la combustion du mélange et elle est inférieure à la tension prédéterminée lorsque la concentration en oxygène est supérieure au rapport prédé- terminé. Le coefficient d'utilisation, ou le rapport tout ou rien de l'impulsion de puissance varie en fonction de la sortie du circuit intégrateur pour commander le rapport air-combustible du mélange devant être fourni aux cylindres, par rapport au rapport stoéchiométrique. Pour commander exactement le rapport air-combustible il est souhaitable de prévoir des moyens pour capter le fonc- tionnement du moteur au ralenti, le fonctionnement à régime intermédiaire et avec le papillon des gaz complètement ouvert, et pour fournir un circuit de commande de la constante de réaction du circuit de commande à réaction en fonction du régime de fonctionnement du moteur. Le but de l'invention est de fournir un appareil de commande électronique qui puisse capter exactement le ré- gime de fonctionnement du moteur et commander la constante du circuit de commande à réaction en fonction du régime de fonctionnement du moteur. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif capteur qui soit de conception simple et puisse détecter le fonctionnement du moteur, au ralenti, à régime intermédiaire et à pleine charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif de commande du rapport air-combustible suivant l'invention; la Fig.2 est une vue en perspective montrant un levier de commande du papillon des gaz et un interrupteur associé; la Fig.3 est une vue de face de l'interrupteur du papillon des gaz; la Fig.4 est une vue en coupe d'un interrupteur à dépression; la Fig. 5 est un schéma synoptique d'un circuit de commande électronique suivant l'invention; la Fig.6 est un diagramme montrant les sorties de l'interrupteur du papillon des gaz et de l'interrupteur à dépression; la Fig.7 est un exemple de schéma du circuit élec- tronique de commande. En se référant à la Fig. 1, un carburateur 1 com- munique avec un moteur à combustion interne 2. Le carburateur comprend une chambre 3 de flotteur, un venturi 4, un gicleur qui communique avec la chambre 3 du flotteur par l'inter- médiaire d'un conduit principal 6 de combustible, et un orifice 10 de ralenti communiquant avec la chambre 3 du flotteur par l'intermédiaire d'un conduit 11 pour le passage du combustible au ralenti. Des conduits 8 et 13 d'air de correction sont prévus en parallèle jusqu'à une prise d'air principale 7 et à une prise d'air 12 de ralen- ti respectivement. Des électro-vannes de coupure 14 et 15 sont prévues pour les conduits 8 et 13 d'air de correction. Un orifice d'entrée pour chaque électro-vanne communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 16. Un capteur 19 de 02 est prévu sur une tubulure d'échappement 17 en amont d'un convertisseur catalytique 18 à trois voies, pour capter la concentration en oxygène des gaz d'échappement. Un interrupteur 20 de papillon des gaz est prévu pour capter le degré d'ouverture du papillon 9 des gaz. En outre, un interrupteur 22 à dépression est prévu dans le conduit d'admission 39 afin de capter la dépression régnant dans le conduit d'admission. Les signaux de sortie du cap- teur 19 de 2 et des interrupteurs 20 et 22 sont appliqués à un circuit électronique 21 de commande pour actionner les électro-vannes 14 et 15 afin de commander le rapport air- combustible du mélange jusqu'à une valeur voisine du rapport stoechiométrique. En se référant à la Fig.2, un levier 24 de papillon des gaz et une plaque 25 d'actionnement de l'interrupteur du papillon sont fixés sur un arbre 23 du papillon des gaz 9. Le levier 24 est relié à une pédale d'accélérateur par l'in- termédiaire d'un câble 26 et est sollicité par un ressort 28 pour fermer le papillon des gaz. La plaque 25 d'action- nement de l'interrupteur présente la forme d'un secteur circulaire et des encoches 29 et 30 aux extrémités opposées de la plaque. L'interrupteur 20 du papillon est constitué par un micro-contact 31 ayant un galet 33 prévu sur un le- vier 32 d'actionnement de l'interrupteur. Le galet 33 est en contact avec la plaque 25 de façon à être actionné par la périphérie de cette plaque. En se référant à la Fig.4, le bottier 34 de l'in- terrupteur à dépression 22 communique avec le conduit d'admis- sion 39 et est divisé en deux chambres par une membrane 35. La membrane 35 comporte une plaque de contact 36 qui est appliquée contre deux organes de contact 37 par un ressort 38. Ainsi lorsque la dépression est faible, c'est-à-dire que le papillon des gaz 9 est complètement ouvert pour une charge importante, les organes de contact 37 sont reliés par la plaque de contact 36. Lorsque la dépresion est éle- vée (petite ouverture du papillon des gaz pour une faible charge), la membrane 35 est déformée par la dépression de sorte que les contacts 37 sont ouverts. En se référant aux Fig.5 et 7, le signal de sortie du capteur 19 de 02 est appliqué à un comparateur 41. Le comparateur 41 compare le signal d'entrée avec une valeur de consigne établie par un circuit 44 de détermination d'une valeur de consigne (Fi-g.7) pour produire un signal d'écart. Le signal d'écart est appliqué à un circuit inté- grateur 42 ayant un circuit de proportionalité 47 de manière que le signal d'écart soit converti en un signal proportion- nel intégral. Ce signal proportionnel intégral est appli- qué à un comparateur 45 pour être comparé avec des impulsions triangulaires fournies par un générateur 46 d'ondes trian- glaires, de manière à produire des ondes rectangulaires. Les impulsions rectangulaires sont appliquées au circuit 43 et de là aux deux électro-vannes de coupure 14 et 15. Par ailleurs l'in- terrupteur 20 du papillon des gaz et l'interrupteur à dé- pression 22 sont reliés à un circuit d'évaluation 40. Le cir- cuit 40 évalue les conditions de fonctionnement du moteur pour produire un signal de sortie qui est appliqué au circuit in- tégrateur 42. Le circuit intégrateur 42 comporte des moyens pour commander la constante du circuit, tels qu'un dispositif de commande 48 de la constante d'intégration et un dispositif 49 de commande de la constante de proportionalité. En fonctionnement lorsque le moteur est au ralenti, c'est-à-dire que le papillon des gaz 9 est fermé comme re- présenté à la Fig.2, le galet 33 est en contact avec l'enco- che 29, fermant ainsi l'interrupteur 20 du papillon des gaz, c'est-à-dire le micro-.ontact 31. A ce moment la dé- pression régnant dans le conduit d'admission 39 est élevée de telle sorte que l'interrupteur 22 est ouvert. Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée le papillon des gaz 9 est ouvert par le câble 26 de l'accélérateur. Ainsi le galet 33 passe sur la partie plus haute, pour ouvrir l'in- terrupteur 20. Dans des conditions de fonctionnement à régime constant, l'interrupteur 22 est ouvert ou fermé en fonction de la variation de la dépression dans le conduit d'admission 39. Lorsque le papillon des gaz est complète- ment ouvert, l'interrupteur 20 est fermé par la venue en contact du galet 33 dans l'encoche 30. Dans cet état, du fait que la dépression dans le conduit d'admission est fai- ble, l'interrupteur 22 est fermé. Si le signal de fermeture de l'interrupteur est désigné par "H" et le signal d'ouver- ture de l'interrupteur par "L", le fonctionnement des deux interrupteurs 20 et 22 peut être représenté comme indiqué à la Fig. 6 dans laquelle A montre l'actionnement de l'in- terrupteur 20 et B montre celui de l'interrupteur 22. En additionnant les signaux des deux interrupteurs il est possible d'évaluer les conditions de fonctionnement du moteur. Le tableau cidessous montre la relation entre les signaux provenant des deux interrupteurs et le fonction- nement du moteur. Interrupteur 20 du papillon des gaz H L H Interrupteur 22 à dépression L L ou H H Fonctionnement du moteur ralenti régime pleine intermédiaire charge Dans le dispositif suivant l'invention, la constan- te du circuit est modifiée en fonction du fonctionnement du moteur évalué par des signaux provenant des interrupteurs 20 et 22. Le fonctionnement du dispositif sera décrit plus complètement en se référant à la Fig.7. Dans les conditions de fonctionnement au ralenti l'interrupteur 20 est fermé et l'interrupteur 22 est ouvert de telle sorte que la sortie E du circuit d'évaluation 40 est haute, la sortie F est basse et la sortie G est basse. Ainsi un interrupteur S4 à semi-conducteur est fermé et des interrupteurs Si, S2, S3 et S5 à semi-conducteurs sont ouverts. Une faible cons- tante de proportionalité est par conséquent donnée par une résistance R1 de valeur relativement élevée et la constante d'intégration est faible. On obtient ainsi une commande appropriée du rapport air-combustible pour le fonctionnement au ralenti. Dans des conditions de-régime intermédiaire l'interrupteur 20 est ouvert de telle sorte que la sortie F passe à un niveau haut. Ainsi les interrupteurs S et S5 sont fermés et de ce fait la constante de proportionalité et la constante d'intégration passent à une valeur supérieu- re avec les résistances R1, R2 et R3. Lorsque le papillon des gaz est complètement ouvert l'interrupteur 20 est fermé et l'interrupteur 22 est fermé. Par conséquent la sortie E devient basse la sortie F devient basse et la sortie G devient haute. Les interrupteurs S^ et S5 sont ainsi ouverts et les interrupteurs S2 et S3 sont fermés.En conséquence l'intégration ne se fait pas et une tension fixée est appli- quée par un circuit 50 d'alimentation à tension fixe à un amplificateur opérationnel 51 par l'intermédiaire de l'inter- rupteur S3. Une tension de sortie fixe est ainsi appliquée au comparateur de manière à engendrer un train d'impulsions ayant un rapport tout ou rien constant. Par conséquent les électro-vannes 14 et 15 sont actionnés pour un rapport tout ou rien fixe. Il ressort de ce qui précède que le rapport air- combustible peut être commandé avec précision suivant le régime de fonctionnement du moteur. En raison du fait que l'interrupteur du papillon des gaz est simplement constitué par un micro-contact, l'appareil est de construction simple. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour moteur à combustion interne comportant un conduit d'ad- mission, un conduit d'échappement, un papillon des gaz, un capteur pour capter la concentration d'un constituant des gaz d'échappement traversant ledit conduit d'échappement, un dispositif d'alimentation en mélange aircombustible pour alimenter le conduit d'admission, des électro-vannes 14, 15 pour corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par le dispositif d'alimentation en mélange air-combustible, un comparateur 41 pour évacuer le signal de sortie du capteur en référence à une valeur prédéterminée, un circuit intégrateur 42 ayant un circuit de proportionalité pour in- tégrer la sortie du comparateur, un circuit de puissance pour actionner les électro-vannes en fonction du signal de sor- tie dudit circuit intégrateur, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur 20 de papillon des gaz 9, un premier dispositif 25 relié audit papillon des gaz pour actionner ledit interrupteur, un interrupteur 22 à dépression, un second dispositif relié audit conduit d'admission 39 de manière à être actionné par la dépression pour actionner l'interrupteur 22 à dépression lorsque ledit papillon des gaz est ouvert dans une mesure prédéterminée, un circuit de commutation pour modifier la constante de circuit dudit circuit intégrateur 42 et un circuit d'évaluation 40 sen- sible au fonctionnement de l'interrupteur 20 du papillon des gaz et de l'interrupteur à dépression pour actionner ledit circuit de commutation de telle sorte que ladite cons- tante du circuit puisse être modifiée en fonction des condi- tions de fonctionnement du moteur. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit premier dispositif 25 est adapté pour actionner l'interrupteur 20 du papillon 9 des gaz dans les conditions de fonctionnement au ralenti, de fonctionnement à régime intermédiaire et de fonctionnement à pleine char- ge dudit moteur. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caf ractérisé en ce que le circuit intégrateur 42 comporte un circuit 50 d'alimentation à tension fixe et le circuit de commutation est agencé de manière que la constante de pro- portionalité et la constante d'intégration du circuit inté- grateur 42 soient diminuées dans les conditions de fonction- nement au ralenti et augmentées dans les conditions de fonc- tionnement à régime intermédiaire du moteur, l'opération d'intégration n'étant pas effectuée et une tension fixe étant appliquée audit circuit de puissance dans les condi- tions de fonctionnement du moteur à pleine charge.