Brevet FR2477635A1 — publié le 19810911

La présente invention concerne un dispositif de commande du rapport air- combustible pour un système de contrôle d'émission de moteur à combustion interne avec un convertisseur catalytique utilisant un catalyseur à triple effet. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique NO 4 132 199 décrit un dispositif de commande de ce genre. Il s'agit d'un dispositif de commande en boucle fermée qui comporte un capteur d'oxygène destiné à détecter la teneur en oxy- gène dans les gaz d'échappement, une unité de fourniture de mélange aircombustible, une soupape électromagnétique du type fonctionnant par tout ou rien pour corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par l'unité de fourniture de mélange et un circuit de commande électro- nique. Le circuit de commande électronique co porte un comparateur qui compare le signal de sortie du capteur d oxygène avec une valeur prédéterminée, un circuit d'inté- gration qui est connecté au comparateur et qui en intègre le signal de sortie et un circuit d'attaque connecté au circuit d'intégration et qui produit des impulsions d'at- taque de la soupape électromagnétique du type à tout ou rien. Le capteur d'oxygène délivre un signal électrique sous forme d'une indication sur le rapport air-combustible du mélange admis dans les cylindres du moteur. La tension de sortie du capteur d'oxygène est plus élevée qu'une valeur prédéterminée quand la teneur en oxygènedes gaz d'échappement est inférieure à un rap- port prédéterminé correspondant au rapport air-combustible stoechiométrique dans le mélange destiné à être brûlé, et elle est inférieure à la valeur prédéterminée quand la teneur en oxygène est supérieure au rapport prédéterminé. Le rapport des impulsions d'attaque varie en fonction du signal de sortie du circuit d'intégration pour corri- ger le rapport air-combustible du mélange fourni aux cylindres et pour l'amener au rapport stoechiométrique. Par ailleurs, pour détecter le fonctionnement du moteur, un capteur de détection de forte charge du moteur, par exemple un capteur de papillon qui détecte le degré d'ouverture de papillon et un capteur à dé- pression qui détecte la dépression dans la tubulure d'admission du moteur est prévu, et un capteur qui dé- tecte lavitesse du moteur ou du véhicule est également prévu. Quand le capteur détecte une condition de forte charge du moteur, le fonctionnement en boucle fermée est interrompu ou le rapport d'impulsion est fixé à une valeur prédéterminée par le fonctionnement du dispositif afin d'enrichir le mélange air-combustible et augmenter ainsi le couple de sortie du moteur. Mais dans un dispo- sitif courant, le capteur fonctionne dans une plage telle que le rapport air-combustible doit être commandé. Par conséquent, le rapport aircombustible s'écarte vers le côté riche par rapport à la valeur stoechiométrique ce dont il résulte une détérioration du contrôle d'émis- sion. Dans le but d'éviter ces inconvénients, dans un dis- positif de contrôle d'émission d'un moteur comportant un carburateur à double corps, le dispositif qui commande le rapport air-combustible ne commande le rapport du mé- lange que par le carburateur primaire dans toute la plage de fonctionnement et le carburateur secondaire est réglé pour fournir un mélange avec un rapport riche, légèrement plus riche que le rapport normal. Le carburateur secondai- re est conçu pour ne fonctionner qu'en cas de charge lourde (accélération) afin de fournir un mélange riche. Mais dans ces conditions de charge lourde dans lesquelles le carburateur secondaire fonctionne, le dispositif de commande du rapport air-combustible fonctionne pour four- nir le mélange le plus pauvre afin de diluer ce mélange car le carburateur secondaire fournit un mélange plus riche. Dans un dispositif de commande comportant une soupape électromagnétique du type à tout ou rien pour régler la quantité d'air admis dans le carburateur pri- maire, la soupape est commandée par des impulsions d'un rapport de 100%. Par conséquent, quand le fonctionnement du moteur passe de la condition de charge lourde à la condition de charge légère, le changement de la commande à partir d'un rapport d'impulsions de 100% pour commander un fonctionnement normal est retardé. La Figure 4 illustre une caractéristique d'un moteur, sur laquelle la ligne en pointillés est une ligne limite entre la région d'état permanent et la région d'accélération. Quand le couple de sortie du moteur varie suivant A ->B ->C -oD:E sur la-Figure 4, le rapport d'impulsion varie comme le montre la figure 5. Ce rap- port d'impulsion diminue progressivement jusqu'au rapport Di. Par conséquent, la commande du rapport air-combustible est retardée de sorte que le mélange est dilué. La région hachurée S sur la Figure 5 montre le retard à la commande. L'invention a donc pour objet de réaliser un dispositif de commande qui peut commander rapidement le rapport air-combustible dans la période de passage de la condition de charge lourde à la condition de charge lé- gère. L'invention concerne ainsi un dispositif de commande de rapport air-combustible pour un moteur à com- bustion interne comportant un carburateur à double corps comprenant un premier carburateur et un second carbura- teur, une tubulure d'admission, un papillon prévu dans chaque carburateur, une tubulure d'échappement, un pre- mier détecteur de la teneur d'un constituant des gaz d'échappement passant par la tubulure d'échappement et des soupapes électromagnétiques fonctionnant par tout ou rien destinées à corriger le rapport aircombustible du mélange fourni par les carburateurs; le dispositif selon l'invention comporte un dispositif de commande électro- nique comprenant un circuit de jugement qui examine un signal de sortie du premier détecteur, un circuit d'inté- gration et un circuit d'attaque qui produit un signal d'attaque des soupapes électromagnétiques en fonction du signal de sortie du circuit d'intégration afin d'amener le rapport air-combustible à une valeur à peu près égale au rapport stoechiométrique; un second détecteur détecte le passage de la d'une condition de charge lourde du moteur à une condition de charge légère et produit un signal dé- tecté; un générateur de signal fixe est prévu pour le circuit d'attaque, un commutateur rend inopérant le signal de sortie du circuit d'intégration et applique au circuit d'attaque le signal fixe et un circuit réagit au signal détecté du second détecteur en commandant le commutateur pendant une période prédéterminée. D'autres caractétistiques -et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. - 10 Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La Figure 1 représente schématiquement un dis- positif de commande du rapport air-combustible selon l'invention, la Figure 2 est un schéma d'un circuit de com- mande électronique selon l'invention, la Figure 2a montre des formes d'zondes de sig- naux en des points désignés par a à g sur la Figure 2, la Figure 3 est une coupe d'un commutateur à dépression, la Figure 4 est un graphe d'une caractéristique de sortie d'un moteur, la Figure 5 montre la variation du rapport air- combustible avec un dispositif courant, la Figure 6 montre la variation du rapport air- combustible avec le dispositif selon l'invention et la Figure 7 représente un autre exemple d'un cir- cuit de commande électronique. La Figure 1 montre donc un carburateur 1 à double corps qui communique avec un moteur à combustion interne 2 par une tubulure d'admission 2a. Le carburateur comporte un carburateur primaire X et un carburateur secondaire Y. Le carburateur primaire X comporte une cuve 3, un venturi 4, un gicleur 5 communiquant avec la cuve 3 par un canal principal 6 et un gicleur de ralenti 10 communiquant avec la cuve 3 par un canal de ralenti 11. Le gicleur de ralenti est positionné près du papillon 9. Des canaux de cor- rection d'air 8 et 13 sont prévus respectivement en paral- lèle avec une arrivée principale d'air 7 et une arrivée d'air de ralenti 12. Des soupapes électromagnétiques 14 et 15 fonctionnant par tout ou rien sont prévues dans les canaux de correction d'air 8 et 13. L'orifice d'entrée de chaque soupape électromagnétique communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 16. La buse 19 d'un venturi 18 du second carburateur Y communi- que avec la cuve 3 par un canal 20. Le papillon 21 du car- burateur secondaire est agencé pour s'ouvrir lorsque le papillon 9 du carburateur primaire est ouvert d'un angle prédéterminé. Un capteur de dépression 22 est prévu dans la tubulure d'admission 2a afin de détecter la char- ge du moteur. Un capteur d'oxygène 25 est prévu sur le tuyau d'échappement 23, en amont d'un convertisseur 24 à catalyseur à triple effet pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Les signaux de sortie des capteurs 22 et 25 sont appliqués à un circuit 26 de commande électronique pour commander les soupapes électromagnétiques 14 et 15 et amener le rapport air-combustible du mélange à une valeur à peu près égale au rapport stoechiométrique. La Figure 2 montre que le signal de sortie du capteur d'oxygène 25 est appliqué à un comparateur 36. Ce dernier compare le signal d'entrée avec une valeur établie, provenant d'un circuit de valeur établie pour produire un signal d'écart. Le signal d'écart est appli- qué à un circuit 35 de proportionnalité et d'intégration. La sortie du capteur de dépression 22 est connectée à un circuit 27 de commande de commutateur. Le signal de sor- tie g du circuit 27 est appliqué à un commutateur à semi- conducteur 30, par exemple un commutateur à transistors à effet de champ MOS et les signaux de sortie e et f du circuit 27 sont appliqués à des commutateurs 29 et 29a. Le commutateur 29 est connecté entre un circuit de mémo- risation 34 et un circuit 31 générateur d'impulsions rectangulaires. Le commutateur 30 est connecté entre le circuit 35 de proportionnalité et d'intégration et le circuit 31. Selon la Figure 3, le boitier 37 du capteur de dé- pression 22 communique avecla tubulure d'admission 2a et il est séparé en deux chambres par un diaphragme 38. Ce dernier comporte une plaque de contact 39 qu'un ressort 41 applique contre deux contacts 40. Ainsi, quand la dé- pression est faible, c'est-à-dire quand le papillon 9 est complètement ouvert pour une charge lourde, les con- tacts 40 sont connectés entre eux par la plaque de contact 39. Quand la dépression est élevée, (faible ouverture du papillon pour une charge légère), le diaphragme 38 est déformé par la dépression de sorte que les contacts 40 sont ouverts. Sur la Figure 4, la zone Z hachurée représente la région de charge lourde dans laquelle le papillon se- condaire est ouvert. Le fonctionnement du dispositif dans une condition telle que le couple de sortie varie suivant A. B -.C - D >E à titre d'exemple sera maintenant décrit. Dans la condition A (charge légère), les contacts 40 du capteur de dépression sont ouverts et le signal de niveau bas est appliqué au circuit 27 de commande de commutateur. Le signal g (figure 2a) est au niveau haut de sorte que le commutateur 30 est fermé. Le commutateur 29a est fermé par le signal f de niveau haut et le commutateur 29 est ouvert par le signal e de niveau bas. Ainsi, le signal de sortie du circuit 35 de proportionnalité et d'intégration est appliqué au générateur d'impulsions 31 ainsi qu'au circuit de mémorisation 34. Le générateur d'impulsions produit des impulsions rectangulaires avec un certain rap- port d'impulsions. Les impulsions rectangulaires sont ap- pliquées à un circuit d'attaque 32 et de là, aux deux sou- papes électromagnétiques 14 et 15 fonctionnant par tout ou rien permettant d'amener le rapport air-combustible au rapport stoechiométrique. Quand le couple de sortie passe au point B, le commutateur 22 est fermé par la plus faible dépression dans la tubulure d'admission 2a. Ainsi, le signal f passe au niveau bas de sorte que le commutateur 29a est ouvert. Avant l'ouverture du commutateur 29a, un condensateur 42 dans le circuit de mémorisation 34 est chargé avec le sig- nal de sortie du circuit 35 de proportionnalité et d'in- tégration. Jusqu'à ce que le couple de sortie atteigne la valeur maximale C, le carburateur secondaire fournit un mélange riche et par conséquent, les soupapes électromag- nétiques 14 et 15 fonctionnent avec un rapport d'impul- sion de 100%o pour diluer le mélange riche. Quand le papil- lon est fermé, le couple de sortie diminue à partir de la valeur maximale C et la dépression augmente dans la tubu- lure d'admission. Le commutateur 22 est donc ouvert de sorte que le signal g passe au niveau bas et le signal e passe au niveau haut. Par conséquent, le commutateur 30 est ouvert et le commutateur 29 fermé de sorte que la ten- sion aux bornes du condensateur 42 chargée dans le circuit de mémorisation 34 est appliquée au générateur 31 d'impul- sions rectangulaires. Le rapport d'impulsions dessoupapes électromagnétiques 14 et 15 diminue donc rapidement depuis 1000,%b jusqu'à un rapport faible déterminé par la tension mé- morisée dans le circuit de mémorisation 34. Après la pério- de prédéterminée qui est fixée par la constante de temps du circuit 27, le signal g passe au niveau haut et le signal e passe au niveau bas tandis que le signal f augmente d'amplitude. Ainsi, les commutateurs 30 et 29a sont fermés le commutateur 29 est ouvert, de sorte que le dispositif de commande revient à son état normal de commande en boucle fermée. La Figure 6 montre les variations du rapport d'im- pulsions et du couple de sortie. La Figure 7 montre un autre exemple d'un dispositif de commande électronique selon l'invention qui comporte un circuit 33 de réglage de rapport d'impulsion constant au lieu du circuit de mémorisation 34 du précédent mode de réalisation. Les autres éléments de ce circuit sont iden- tiques à ceux de la Figure 2. Par conséquent, quand le com- mutateur 22 est ouvert ainsi que le commutateur 29, une tension prédéterminée, établie dans le circuit 23 est ap- pliquée au générateur 31 d'impulsions rectangulaires. Les soupapes électromagnétiques 14 et 15 fonctionnent donc avec un rapport d'impulsions constant et prédéterminé pour diluer le mélange riche. Il apparait ainsi que l'invention concerne un dispo- sitif de commande de rapport d'air-combustible dans le- quel le rapport d'impulsions d'attaque des soupapes élec- tromagnétiques est réduit rapidement jusqu'à une valeur faible quand le papillon est fermé après une condition de charge lourde, évitant ainsi le retard à la commande. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande du rapport air-combus- tible pour un moteur à combustion interne comprenant un carburateur (1) à double corps constitué par un premier carburateur(X) et un second carburateur(Y), une tubulure d'admission(2a), un papillon (b0, 21) prévu dans chaque carburateur, une tubulure d'échappement (23), un premier détecteur (25) de la teneur d'un constituant des gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'échappement, et des soupapes électromagnétiques (14, 15) fonctionnant par tout ou rien, destinées à corriger le rapport air- combustible du mélange fourni par lesdits carburateurs, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un disposi- tif de commande électronique (26) comprenant un circuit de jugement (36) destiné à examiner un signal de sortie dudit premier détecteur (25), un circuit d'intégration (35) connecté audit premier détecteur et un circuit d'at- taque (32) produisant un signal de sortie d'attaque des- dites soupapes électromagnétiques en fonction du signal de sortie dudit circuit d'intégration afin d'amener le rapport air-combustible à une valeur à peu près égale au rapport stoechiométrique, le dispositif comportant égale- ment un second détecteur (22) destiné à détecter le pas- sage d'une condition de charge lourde du moteur à une condition de charge légère et produisant un signal détec- té, un générateur (31) de signal fixe fournissant sélec- tivement un signal fixe dudit circuit d'attaque, un com- mutateur (30) destiné à rendre inopérant le signal de sortie dudit circuit d'intégrationet à appliquer ledit signal audit circuit d'attaque et un circuit (27) réa- gissant audit signal détecté dudit second détecteur en commandant ledit commutateur pendant une période prédé- terminee. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ledit générateur (31) de signal fixe comporte un circuit de mémorisation (34) qui mémorise le signal de sortie dudit circuit d'intégration avant la charge lourde. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit second détecteur (22) est un commu- tateur à dépression actionné par la dépression dans la tubulure d'admission.