Brevet FR2477637A1 — publié le 19810911

La présente invention concerne un système desti- né à régler automatiquement la vitesse d'un moteur à com- bustion interne pour automobile, et elle porte plus par- ticulièrement sur un système destiné à régler la vitesse du ralenti. La vitesse du ralenti du moteur est réglée ini- tialement en usine à une valeur nominale prédéterminée. Par la suite, la vitesse du ralenti augmente progressi- vement, du fait que la friction du moteur diminue au fur et à mesure que le kilométrage de l'automobile augmente. Il est donc nécessaire de réglLr la vitesse du ralenti à la valeur nominale en actionnant la vis de réglage, con- formément à la variation de la vitesse du ralenti. Un but de l'invention est de réaliser un sys- tème qui règle automatiquement la vitesse du ralenti à une vitesse nominale prédétercinée. Un autre but de l'invention est de réaliser un système qui règle automatiquement la vitesse du ralenti et qui puisse également remplir les fonctions d'un dis- positif d'ouverture de papillon d'accélérateur et d'un dispositif amortisseur du type "dashpot". L'invention consiste en un dispositif de régla- ge de la vitesse d'un moteur à combustion interne compor- tant un carburateur et un papillon d'accélérateur dans le carburateur, ce dispositif comprenant un actionneur électromécanique muni d'un moteur électrique,destiné à maintenir le papillon d'accélérateur dans un état ou- vert, un capteur de vitesse destiné à détecter la vites- se du moteur, un circuit de comparaison connecté au cap- teur de vitesse, un circuit de fixation de niveau desti- né à appliquer un niveau nominal au circuit de comparai- son, afin de comparer le signal de sortie du capteur de vitesse avec le niveau nominal, des moyens de détection destinés à détecter le nombre de tours du moteur élec- trique, un circuit de commande destiné à produire deux signaux de sortie pendant une certaine durée, en fonction des signaux de sortie du circuit de comparaison et des mo- yens de détection, et un circuit d'attaque destiné à fai- re fonctionner le moteur électrique afin d'augmenter et de diminuer l'ouverture du papillon d'accélérateur en fonction des signaux de sortie du circuit de commande0 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique d'un sys- tème correspondant à l'invention; La figure 2 est un schéma synoptique représen- tant un capteur d'impulsions de balais; La figure 3 est une vue en perspective montrant un actionneur et un carburateur; La figure 4 est une vue en perspective montrant l'actionneur en détail; La figure 5 représente des signaux apparaissant à divers points du capteur d'impulsions de balais; La figure 6 est un diagramme montrant le fonc- tionnement de l'actionneur; La figure 7 est un graphique montrant une plage dans laquelle un moteur peut manifester des ratés d'al- lumage Les figures 8 et 9 sont des graphiques montrant les relations entre une tige de l'actionneur, le papillon d'accélérateur et la vitesse du moteur; et Les figures 1Oa et 1Ob montrent un exemple du circuit de commande du système de l'invention. On va maintenant considérer la figure 1 sur laquelle on voit un moteur à combustion interne 1 com- portant un capteur de vitesse 2 qui est accouplé au vi- lebrequin du moteur par des poulies 3 et 4 et par une courroie 5. Un carburateur 6 comporte un papillon d'ac- célérateur 7 et il est associé à un filtre à air 8. L'axe du papillon d'accélérateur 7 peut être actionné par un actionneur 9. La borne de sortie du capteur de vitesse 2 est connectée à un comparateur 11 d'un circuit de com- mande 10. Un circuit de fixation de la vitesse nominale du ralenti, 12, est connecté au comparateur 11, afin de comparer la vitesse du ralenti avec la vitesse nominale du ralenti. Le comparateur 11 est connecté à un circuit de commande 13 qui est lui-même connecté à un circuit d'at- taque 14. Le circuit d'attaque 14 est connecté à l'action- neur 9 et il est connecté à la masse par une résistance 16. Un capteur d'impulsions de balais 17 est branché en- tre le circuit d'attaque 14 et la résistance 16. La sor- tie du capteur d'impulsions de balais 17 est connectée au circuit de commande 13. Un capteur de climatiseur 18, destiné à détecter le fonctionnement du climatiseur, est connecté au circuit de fixation de la vitesse nominale du ralenti, 12. Un capteur d'allumage 20 et un capteur de vitesse de la voiture, 21, sont connectés au circuit de commande 13. En considérant la figure 2, on voit que le capteur d'impulsions de balais 17 comprend un filtre 22, un amplificateur 23, un comparateur 24 et un multivibra- teur monostable 25 qui est connecté à un compteur 15 (figure iQa) du circuit de commande 13. En considérant la figure 3, on voit que des leviers d'accélérateur 31 et 32 sont accouplés à l'axe du papillon d'accélérateur 7. Le levier d'accéléra- teur 31 est accouplé à une.pédale d'accélérateur par un câble d'accélérateur 33 et il est sollicité par un ressort 35 monté entre un trou 34 et le corps du carbu- rateur, de façon à fermer le papillon d'accélérateur 7, Le levier 32 bute contre l'extrémité d'une tige 36 de l'actionneur 9. Comme le montre la figure 4, la tige 36 est accouplée à une roue dentée 41 et elle est supportée par un palier 38, La tige 36 comporte une plaque de manoeu- vre 53 et une partie filetée 37 qui est vissée dans un écrou fixe 39. Deux contacts de fin de course 51 et 52 sont montés de part et d'autre de la plaque. Un galet d'alimentation 40 est en contact avec la tige 36 pour fournir un courant. La roue dentée 41 est en matière plastique et la tige 36 est isolée du boîtier. De ce faite lorsque la tige 36 est en contact avec le levier 32, le courant circule dans la tige 36 et le levier 32, ce qui permet de détecter le contact d'une manière électrique. La roue dentée 41 engrène avec un pignon 42 qui est ac- couplé à un axe 43 d'une grande roue dentée 44. La roue dentée 44 engrène avec un pignon 45 qui est accouplé à un axe 47 d'un moteur à courant continu 46. Le moteur 46 fait tourner l'axe 47 dans un sens ou dans le sens opposé en fonction de signaux qu'on décri- ra ci-après. La rotation de l'axe 47 est transmise à la tige 36 par les pignons et les roues dentées 45, 44, 42 et 41. La roue dentée 41 engrène toujours avec le pi- gnon 42 du fait qu'elle a une dimension axiale suffisan- te. La tige 36 se déplace dans la direction axiale du fait que la partie filetée 37 est vissée dans l'écrou 39. Ainsi, la tige 36 sort ou se rétracte sous l'action des signaux. La sortie de la tige 36 fait tourner l'axe 30 du papillon d'accélérateur dans le sens d'ouverture du papillon. Dans ces conditions, la vitesse du moteur aug- mente. Au contraire, lorsque la tige se rétracte, le pa- pillon 7 est fermé par le ressort 35, si bien que la vites- se du moteur diminue. La plaque 53 de la tige 36 ouvre le contact de fin de course 51 ou 52 à l'extrémité de sa course, ce qui a pour effet de limiter le fonctionnement du papillon d'accélérateur pour la vitesse du ralenti. Les contacts 51 et 52 sont branchés dans un circuit d'at- taque du moteur 46. De ce fait, le moteur s'arrête sous l'effet de l'ouverture de l'un des contacts et le fonc- tionnement du papillon d'accélérateur cesse. On va maintenant décrire le fonctionnement du système en se référant aux figures 6, 10a et 1Ob. Lors- qu'un contact d'allumage 54 (figure 10a) est ouvert, la tige 36 de l'actionneur 9 est dans la position rétrac- tée F et le levier d'accélérateur 32 bute contre une bu- tée 50, comme le montre la figure 6. Le contact de fin de course 52 est ouvert par la plaque 53. Lorsqu'on ferme le contact d'allumage 54, un circuit de démarrage produit un signal de sortie pendant une durée prédé- terminée. Le signal est appliqué au circuit d'attaque 14 par un conducteur 56 pour actionner ce circuit. Un courant d'alimentation circule dans le contact 51-, le moteur 46 et la diode 57, ce qui fait tourner le moteur 46 pour faire sortir la tige 36. Comme le montre la fi- gure 6, modes 2 et 3, la tige 36 sort jusqu'à une po- sition C qui est au-delà d'une position normale de ra- lenti D, grâce à quoi le papillon d'accélérateur est ouvert au-delà de l'ouverture normale du ralenti, pour faire démarrer le moteur. Le mode 3 montre la condition de démarrage à froid du moteur, dans laquelle un volet de starter est fermé. Du fait que le papillon d'accélé- rateur est ouvert conformément à la fermeture du vo- let de starter, le levier 32 est séparé de la tige 36. Lorsque la vitesse du moteur est supérieure à une vitesse prédéterminée n1, alors que la voiture est à l'arrêt, la tension de sortie du capteur de vitesse 2 dépasse un niveau nominal prédéterminé, si bien que le signal de sortie d'un comparateur 58 passe à un ni- veau haut. Ce signal de sortie est appliqué à une por- te ET 60 par un conducteur 61. D'autre part, le si- gnal de sortie du capteur de vitesse 2 est converti en signaux numériques par un convertisseur analogique-numé- rique sous la dépendance de la tension de sortie. Les signaux de sortie du convertisseur analogique-numéri- que 62 sont appliqués à un circuit logique 63 qui fonc- tionne conformément à une table de vérité. On va maintenant décrire le fonctionnement du capteur d'impulsions de balais 17. Le courant continu qui traverse le moteur varie en fonction de la variation de la. résistance entre les balais et des lames du collec- teur du moteur 46. La variation du courant est détec- tée par la résistance 16 et elle est appliquée au capteur d'impulsions de balais 17. Dans le cas par exemple ou la résistance interne du moteur 46 est de 20 ohms, la valeur de la résistance 16 est de 1 ohm et le courant qui circule dans le moteur est de 0,3A, la tension sur la résistance 16 est de 0,3 V. La variation à la po- sition I de la figure 2 est représentée en I sur la fi- gure 5. Le filtre 22 modifie le signal pour donner le signal représenté en II sur la figure 5. Le signal est ensuite traité par l'amplificateur 23, le comparateur 24 et le multivibrateur monostable 25, de façon à don- ner les signaux qui sont représentés en III, IV et V sur la figure 5. En comptant les impulsions de sortie (V) du capteur 17, on peut détecter le nombre de tours du moteur 46, c'est-à-dire la distance de sortie de la tige 36. Le compteur 15 compte les impulsions provenant du capteur d'impulsions de balais 17 pour produire des signaux de temps Q1 Q2, Q3 et Q4 qui ont des durées respectives différentes. Les signaux de temps Q1 à Q4 sont appliqués à des portes du circuit logique 63 pour ouvrir les portes pendant les durées respectives. Le cir- cuit logique 63 fait passer à 1 le signal de sortie pré- sent sur un conducteur 64, pendant une durée qui est déterminée par les signaux de sortie du convertisseur analogique-numérique 62, c'est-à-dire par la vitesse du ralenti du moteur. De ce fait, le signal de sortie de la porte ET 60 passe à un niveau haut et ce niveau est appliqué au circuit d'attaque 14 par une porte ET 65. Le courant d'alimentation circule par le contact 52, le moteur 46 et la diode 66, si bien que le moteur 46 tourne en sens inverse. Dans ces conditions, la ti- ge se rétracte. Lorsque le compte du compteur 15 at- teint une valeur prédéterminée et que le signal de sor- tie Q passe à un niveau haut, un transistor Tr de- 3 i vient conducteur. De ce fait, la porte ET 65 se fer- me si bien que le moteur 46 s'arrête. Cette opération a pour effet de réduire la vitesse du ralenti jusqu'à la vitesse nominale n1. Si la vitesse du ralenti est inférieure à la vitesse nominale du ralenti ni, le signal de sortie d'un comparateur 68 passe à un niveau haut et ce niveau est appliqué à une porte ET 70 par un conducteur 71. Le si- gnal de sortie de la porte ET 70 passe à 1 pendant une durée prédéterminée, en fonction des signaux provenant du circuit logique 63 et du comparateur 68, d'une ma- nière similaire au fonctionnement décrit ci-dessus. Le signal de sortie de la porte ET 70 est appliqué au cir- cuit d'attaque 14 par une porte ET 71. Le moteur 46 tour- ne ainsi de façon à faire sortir la tige 36. Lorsque le signal de sortie Q3 du compteur 15 passe à un niveau haut, un transistor Tr2 devient conducteur. La porte ET 71 est donc fermée, ce qui permet de commander la vitesse du ralenti de façon à l'amener à la vitesse nominale du ralenti n1. Les modes 4 et 5 montrent ces opérations de commande. Dans le mode 4, le levier 32 qui tourne avec le volet de starter est ramené progressivement à la position D au fur et à mesure que le moteur monte en température. Lorsqu'on fait démarrer la voiture et que -le signal de sortie d'un capteur de vitesse de la voiture, 72, dépasse un niveau prédéterminé, le signal de sor- tie d'un circuit de détection de vitesse de la voiture, 73, passe à O pendant une durée prédéterminée, ce qui ferme les portes ET 64 et 71. Lorsqu'on ouvre le papil- lon d'accélérateur 7, le levier 32 s'écarte de la tige 36. Ainsi, l'interrupteur de détection de contact 74 qui est formé par le galet 40, la tige 36 et le levier 32 s'ouvre. L'interrupteur de détection de contact 74 est connecté à un circuit de sortie de tige 75 pour la fonction d'am rtissement.Le signal de sortie présent sur le conducteur 76 du circuit 75 passe à un niveau haut sous l'effet du signal de l'interrupteur 74. Lorsque la vitesse du moteur dépasse une vitesse prédéterminée n2, un signal de sortie présent sur un conducteur 78 d'un comparateur 77 passe à un niveau haut. Ainsi, un signal de sortie d'un circuit de sortie de tige 75a pas- se à un niveau haut pendant une durée prédéterminée, et le signal de sortie d'une porte ET 78 passe à un niveau haut, si bien que le moteur 46 est actionné de façon à faire sortir la tige-36 jusqu'à la position médiane C. Le mode 6 représente ce fonctionnement. Lorsque la vitesse de la voiture tombe au-des- sous de la vitesse prédéterminée, le signal de sortie du conducteur 78 s'inverse. Le signal inversé est ap- pliqué à un circuit de rétraction de tige 80. Le cir- cuit 80 produit un signal de sortie intermittent sur un conducteur 81, pendant une durée prédéterminée. Le moteur 46 fonctionne par intermittence, si bien que la tige 36 se rétracte lentement jusqu'à la position D. On peut ainsi obtenir un effet d'amcrtissenent. Le mode 8 de la figure 6 et la figure 8 montre le fonctionnement corres- pondant à l'effet d'anmrtissement. Lorsque la vitesse du moteur dépasse une vites- se prédéterminée n3, un signal de sortie d'un comparateur 82 passe à un niveau haut et ce niveau est appliqué à un circuit de commande de dispositif d'ouverture de pa- pillon, 83. Un circuit de sortie de tige 84 produit un signal de sortie pendant une durée prédéterminée. Ce si- gnal de sortie est appliqué à une porte ET 85 ainsi qu'à un circuit de commande 86 par l'intermédiaire d'un élé- ment de commutation à semiconducteur 87. Le signal de sortie de la porte ET 85 est appliqué au circuit d'at- taque 14. De ce fait, la tige 36 sort. Lorsque le si- gnal de sortie Q3 passe à un niveau bas, l'élément de commutation 87 s'ouvre. De ce fait, le circuit de com- mande 86 produit un signal de sortie qui provoque la conduction d'un transistor Tr3. Par conséquent, le mo- teur 46 s'arrête et la tige 36 est sortie jusqu'à la position B, comme le montre le mode 7 sur la figure 6. Lorsque la vitesse du moteur tombe au-dessous de la vitesse n3, le signal de sortie du comparateur 82 est inversé. Sous l'effet de cette inversion du signal de -sortie, un circuit de rétraction de tige 88 du circuit de commande de dispositif d'ouverture de papillon 83 pro- duit un signal de sortie pendant une durée prédéterminée. Ce signal de sortie est appliqué à une porte ET 90 ainsi qu'au circuit de commande 86, par l'intermédiaire de l'éleément de commutation 87. Le circuit d'attaque 14 est donc actionné de façon à rétracter la tige 36. Le moteur 46 est arrêté par le signal de sortie Q3 et par la con- duction du transistor Tr3. De ce fait, la tige 36 est rétractée jusqu'à la position C. Ensuite, sous l'effet du signal de l'interrupteur de détection de contact 74, le circuit de rétrac tLon de tige 80 rétracte lentement la tige 36 jusqu'à la position D, de fa manière dé- crite ci-dessus. Le mode 9 et la figure 9 montrent cet effet de dispositif d'ouverture de papillon0 Le dispositif d'ouverture de papillon évite des ratés d'allumage du moteur. Les ratés d'allumage apparaissent dans le fonctionnement du moteur a couple négatif, comme dans le cas o le papillon d'accéléra- teur est fermé dans une descente. La figure 7 montre la plage dans laquelle les ratés d'allumage peuvent se produire. Du fait que le dispositif d'ouverture de papillon maintient le papillon d'accélérateur à l'état ouvert pendant une durée prédéterminée au momeht de la décélération, on peut éviter l'apparition de ratés d'allumage. On va maintenant décrire le fonctionnement relatif à un climatiseur. On fait fonctionner un cli- matiseur 91 en fermant un interrupteur de climatiseur 92. La fermeture de l'interrupteur 92 a pour effet de fermer les éléments de commutation à semiconducteur 93, 94 et 95, ce qui élève chaque valeur fixée pour les comparateurs 58, 68 et le convertisseur analogique- numérique 62. De ce fait, le moteur 46 est actionné de façon à faire sortir la tige 36, afin d'augmenter la vitesse du ralenti pour la porter au niveau plus élevé. Lorsqu'on ouvre l'interrupteur 92, la tige 36 se rétracte jusqu'à la position Do Les modes 10 et 11 montrent ce fonctionnement0 Lorsqu'on ouvre le contact d'allumage 54, un circuit 96 destiné à empêcher la poursuite du fonction- nement du moteur par auto-allumage produit un signal de sortie qui est appliqué à la porte ET 65 par un con- ducteur 97. Le signal de sortie de la porte ET actionne le circuit d'attaque 14 de façon à rétracter encore davan- tage la tige 36, jusqu'à la position initiale F, comme il est représenté pour le mode 12. Le levier 32 bute contre la butée 50. Du fait que la tige 36 est écartée du levier 32 et que le levier bute contre la butée, le papillon d'accélérateur est maintenu en position fermée. On peut ainsi éviter la poursuite du fonctionnement du moteur par auto-allumage.. 1ç 1 REVENDICATIONS l. Diswositif de réglage de la vitesse d'un moteur à combustion interne comportant un carburateur (6) et un papillon d'accélérateur (7) dans ce carburateur, carac- térisé en ce qu'il comprend: un actionneur électroméca- nique(9) comportant un moteur électrique (46) destiné à maintenir le papillon d'accélérateur dans un état ouvert; un capteur de vitesse (2) destiné à détecter la vitesse du moteur; un circuit de comparaison (11) connecté au capteur de vitesse; un circuit de fixation de niveau (12) destiné à appliquer un niveau nominal au circuit de comparaison, afin de comparer le signal de sortie du capteurde vitesse et le niveau nominal des moyens de détection (17) destinés à détecter le nombre de tours du moteur électrique; un circuit de commande (13) destiné à produire deux signaux de sor- tie pendant unedurée déterminée, en fonction des signaux de sortie du circuit de comparaison et des moyens de détection; et un circuit d'attaque (14) destiné à faire fonctionner le moteur électrique pour augmen- ter et diminuer l'ouverture du papillon d'accéléra- teur en fonction des signaux de sortie du circuit de comwande. 2. Dispositif de réglage de la vitesse d'un mo- teur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur électromécanique comporte une tige de poussée (36) qui vient en con- tact avec un levier d'accélérateur (32) afin de main- tenir le papillon d'accélérateur dans un état ouvert. 3. Dispositif de réglage de la vitesse d'un mo- teur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection (17) produisent un train d'impulsions en fonction du nom- bre de tours, et le circuit de commande comprend un compteur (15) destiné à compter le signal de sortie des moyens de détection, un circuit logique (63) connecté au circuit de comparaison et au compteur, et des portes, ces éléments étant branchés de façon que les portes soient ouvertes sous la dépendance des signaux de sortie du compteur et du circuit logique. 4. Dispositif de réglage de la vitesse d'un mo- teur à combustion interne selon la revendication 1, ca- ra&térisé en ce qu'il comprend en outre un circuit d'allumage qui est connecté à un contact d'allumage (54) du moteur et au circuit d'attaque et qui est conçu de façon à produire un signal de sortie destiné à action- ner lTactionneur afin d'augmenter l'ouverture du papil- lon d'accélérateur pendant une durée prédéterminée, au moment de la fermeture du contact d'allumage, et de façon à produire un autre signal de sortie pour diminuer l'ouverture du papillon d'accélérateur pendant une du- rée prédéterminée au moment de l'ouverture du contact d'allumage, afin de séparer l'actionneur par rapport à un élément du papillon d'accélérateur. 5. Dispositif de réglage de la vitesse d'un mo- teur à combustion interne selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de détection de vitesse de voiture (73) produisant un si- gnal de sortie lorsque la vitesse de la voiture dépas- se un niveau prédéterminé, un interrupteur de détection de contact (74) destiné à détecter la séparation de l'actionneur par rapport à un élément du papillon d'accélérateur, et un circuit d'amortissement (75, 80) qui est capable de produire un signal de sortie destiné à augmenter l'ouverture du papillon d'accélérateur pen- dant une durée prédéterminée lorsque la vitesse du moteur dépasse un niveau prédéterminé et que l'inter- rupteur de détection de contact détecte la séparation, et de produire un signal de sortie destiné à diminuer lentement l'ouverture du papillon d'accélérateur lors- que l'interrupteur de détection de contact détecte le contact. 6., Dispositif de réglage de la vitesse d'un moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un circuit d'ouverture de papillon (83) capable de produire un signal de sortie des- tiné à augmenter l'ouverture du papillon d'accélérateur pendant une durée prédéterminée lorsque la vitesse du mo- teur dépasse un niveau prédéterminé qui est supérieur au niveau du circuit d'amortissement, et de produire un signal de sortie destiné à diminuer l'ouverture du papillon d'accé- lérateur lorsque la vitesse du moteur tombe au-dessous du niveau prédéterminé. 7. Pispositif de réglage de la vitesse d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (93, 94, 95) des- tinés à modifier le niveau nominal pour augmenter l'ouver- ture du papillon d'accélérateur lorsqu'un climatiseur équipant la voiture est mis en fonctionnement.