Brevet FR2478202A1 — publié le 19810918

Dispositif de carburation pour moteur à combustion interne. L'invention est relative aux dispositifs de carbu- ration pour moteur à combustion interne du genre de ceux qui comprennent un système de jaillissement principal de combustible disposé en amont d'un organe d'étranglement 5 actionnable par le conducteur, un circuit de ralenti qui débouche dans la partie du conduit d'admission situéeen aval de l'organe d'étranglement, un volet de départ dis- posé en.amont du système de jaillissement principal de combustible, et un système correcteur capable d'imposer 10 à l'organe d'étranglement une position particulière qui dépend des conditions de fonctionnement du moteur, au moins lorsque ledit organe d'étranglement n'est pas sol- licité à l'ouverture par le conducteur, ledit système correcteur comprenant une butée mobile attelée à l'équi- 15 page mobile d'un élément pneumatique dont la position dépend de la pression qui règne dans une chambre de tra- vail dudit élément. Un tel dispositif est décrit dans le certificat d'addition français publié sous le no 2.366.456. Le volet 20 de départ a pour rôle d'enrichir le mélange air/combus- tible fourni au moteur, aussi longtemps que ce dernier n'a pas atteint sa température normale de fonctionnement. Le système correcteur interdit à l'organe d'étranglement de se fermer au-delà d'une position d'ouverture déterminée 25 jusqu'à ce que la dépression en aval de l'organe d'étranglement dépasse un seuil déterminé et il entrouvre l'or- gane d'étranglement lorsque le moteur est chargé alors qu'il fonctionne au ralenti. Un tel dispositif permet . 30 - avant départ du moteur froid, de donner à l'or- gane d'étranglement une ouverture suffisante pour que la dépression qui apparaît lorsque le moteur est entraîné par le démarreur soit transmise au système de jaillisse- ment principal ; 35 - après lancement du moteur, de laisser l'organe 2478202 2 d'étrancîlement se refermer ; - si le moteur tournant au ralenti est chargé, par exemple par mise en route d'accessoires électriques, d'en- trouvrir l'organe d'étranglement. 5 Ce dispositif donne des résultats satisfaisant aussi longtemps que l'on admet de donner au moteur une vitesse de ralenti assez élevée, typiquement de l'ordre de 800 tours par minute pour un moteur à essence de véhi- cule de tourisme. Mais il ne permet pas d'adopter une vi10 tesse de ralenti très faible sans risque de calage du moteur fonctionnant au ralenti ni de répondre de façon satisfaisante à toutes les conditions possibles de fonc- tionnement lorsque le moteur doit, à certains moments, fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement d'acces15 soires. L'invention vise à fournir un dispositif de carbu- ration comprenant un système correcteur répondant mieux que ceux antérieurement connusi aux exigences de la pra- tique, notamment en ce qu'il permet d'adopter une vitesse 20 de ralenti très faible, pouvant typiquement descendre jus- qu'à 600 tours par minute environ, et qu'il est néanmoins de constitution simple, car un seulorgane mécanique assure l'ensemble des fonctions requises, Un autre résultat recher- chA consiste, en décélération à entrouvrir le papillon pour 25 éviter que le moteur ne reçoive un débit de mélange air/ combustible trop faible, -qui entraînerait un mauvais rem- plissage des cylindres et une production importante d'hy- drocarbures à brûler ; Dans ce but, l'invention propose notamment un dispo- 30 sitif de carburation du genre ci-dessus défini, dans le- quel la chambre de travail de l'élément pneumatique est reliée d'une part à la partie du conduit d'admission si- tuéeen aval de l'organe d'étranglement, d'autre part à la pression atmosphérique, l'une des liaisons étant munie 35 d'une électro-vanne associée à un système de commande qui fournit à l'électro-vanne des impulsions d'ouverture de rapport cyclique variable en fonction de plusieurs 2478202 3 paramètres de fonctionnement du moteur. On voit que le rapport cyclique des impulsions élec- triques pourra prendre en compte l'ensemble des paramètres nécessaires, en particulier la température du moteur, ce 5 qui permet de supprimer la came usuelle de ralenti accé- léré, la dépression qui règne en aval de l'organe d'étranglement et un état de décélération. L'invention propose également un dispositif du genre ci-dessus défini dans lequel la chambre de travail 10 est reliée d'une part à la partie du conduit d'admission situéeen aval de l'organe d'étranglement, d'autre part à la pression atmosphérique, l'une au moins des liaisons étant munie d'une électro-vanne associée à un système de ccmmande muni de moyens de détection de vitesse et qui 15 fournit à l'électro-vanne des impulsions de rapport cycli- que variable de façon à maintenir la butée et l'organe d'étranglement dans une position correspondant à une vi- tesse prédéterminée, lorsque le moteur fonctionne au ra- lenti. 20 Grâce à cette régulation, qui se substitue au ré- glage habituel, il est possible d'adopter une vitesse de ralenti beaucoup plus faible que celles couramment utili- sées : en effet, si le moteur se trouve brusquement mis en charge, le système correcteur interviendra pour ouvrir l'or- 25 gane d'étranglement et éviter le calage du moteur. Le système de cormmande peut être soit de type analo- gique, soit de type numérique. Dans le second cas, il peut incorporer un processeur susceptible de remplir des fonctions autres que la commande 30 du dispositif de carburation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif de carburation qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux des- 35 sins qui l'accompagnent dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe, montrant le dispositif en coupe, les différent*s éléments étant dans la position qu'ils occupent avant lancement du moteur 2478202 4 froid ; _ La figure 2 est un schéma synoptique montrant une constitution possible du système de commande de la figure 1. 5 Le dispositif de carburation montré en figure 1 comporte un corps en plusieurs pièces assemblées dans le- quel est ménagé un conduit d'admission 1. Ce conduit 1 comporte successivement, dans le sens de circulation de l'air indiqué par une flèche : une entrée d'air2, un vo- 10 let d'air3, un système de jaillissement principal de com- bustible 4 appartenant à un circuit d'alimentation de marche normale et débouchant au col d'un venturi 5, et un organe d'étranglement 6 constitué par un papillon por- té par un axe 7 qui traverse la paroi du conduit 1 et 15 se raccorde à une tringlerie de commande par le conducteur. La tringlerie (non représentée) est munie de moyens élas- tiques de rappel du papillon 6 vers sa position d'ouverture minimum. Le dispositif de carburation comporte également un 20 circuit de ralenti, qui comprend un canal 8 d'amenée de mélange riche air/combustible . Ce canal 8, dont seule la partie aval a été représentée,,est relié à un orifice 10 débouchant dans.le conduit 1 en aval de la tranche du papillon 6. Une vis 11 freinée par un ressort 12 permet 25 de régler la section de passage offerte par l'orifice 10. Dans le dispositif de carburation montré en figure 1, le canal 8 communique en outre avec le conduit d'admis- sion 1 par un orifice de progression 13 situé de façon à passer d'amont en aval de la tranche du papillon 6 lors- 30 que celui-ci est entrouvert à partir de sa position d'ou- verture minimale. Le volet de départ 3 appartient au système de dé- part à froid du dispositif de carburation. Ce volet 3 est associé à un organe thermostatique soumis à une tem- 35 pérature représentative de celle du moteur et à une capsule pneumatique 31 d'ouverture partielle du volet 3 dès que le moteur tourne de lui-même après lancement. Ce système de départ à froid ne sera pas décrit, car il peut avoir 2478202 5 n 'importe quelle constitution appropriée, par exemple celle décrite dans le certificat d'addition français no 2.366.456 auquel on pourra se reporter. Le dispositif de carburation caoprend un système 5 correcteur d'aouverture partielle de l'organe d'étrangle- ment 6. Ce système comprend un organe mécanique unique, constitué par un correcteur 40 qui fixe la position d'ou- verture minimum de l'organe d'étranglement 6. Le correc- teur 40 comporte un boltier solidaire du corps du carbu- 10 rateur, en plusieurs pièces assemblées. Deux de ces pièces 54 et 5.5 délimitent un élément pneumatique 41. L'équipage mobile de cet élément pneumatique est constitué par une membrane 42 dont la partie périphérique est pincée entre les pièces 54 et 55. La partie centrale de la membrane est 15 serrée entre deux coupelles 43 et 44 fixées l'une à l'autre par des vis 45. La membrane 42 sépare une chambre de travail 47 d'une chambre atmosphérique 51. La chambre de travail 47 est reliée en permanence à la partie du conduit 1 située en aval du papillon 6 par un trou 48, un conduit 20 49 et un orifice calibré 50. La pression atmosphérique s'é- tablit dans la seconde chambre 51 par un orifice 52. Un ressort de rappel 56 placé dans la chambre 47 exerce sur la membrane 42 un effort qui s'oppose à celui créé par la dépression dans la chambre de travail 47 et 25 tend à appliquer la coupelle 44 contre la pièce 54 cons- tituant butée. La coupelle 44 porte une patte 57 reliée par une tringle 58 à un levier 59 monté fou autour de l'axe 7 du papillon. Un ergot 60 du levier 59 constitue une butée de 30 papillon présentant une liaison unidirectionnelle avec un levier 61 solidaire du papillon 6. On voit que la butée 60 définit la position d'ouverture minimum du papillon. Le ressort de rappel prévu dans la tringlerie de commande du papillon maintient ce dernier dans la position fixée 35 par la butée 60 lors-que le conducteur n'exerce aucune action d'ouverture. Dans le dispositif suivant l'invention illustré sur la figure 1, la chambre 47 est munie d'une voie de 2478202 -6- communication avec la pression atmosphérique (atmos- phère extérieure ou entrée d'air du carburateur) qui comporte un passage calibré 70, une chambre 71 et un canal 72 muni d'un second orifice calibré 73 et compor- 5 tant une section de passage commandée par le plongeur 78 d'une électrovanne 75. Cette électrovanne 75 comprend un bobinage 76 et un noyau central fixe 77. Lorsque le bobinage 76 n'est parcouru par aucun courant, un ressort 79 applique le plongeur 78 contre un siège 81 et ferme 10 la section de passage dans le canal 72. Lorsqu'un cou- rant électrique circule dans le bobinage 76, le plongeur 78 est attiré contre le noyau 77 et ouvre la section de passage. Le système correcteur comprend de plus un système de commande 86 associé'à des capteurs d'information, fournissant des signaux électriques d'entrée au système de commande 86. - Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, ces capteurs comprennent : , 20 - un capteur 90 d'une température représentati- ve de 1'étatde fonctionnement du moteur, dont l'élément sen- sible est par exemple une thermistance fournissant un signal électrique analogique de température 0 ; - un capteur 91 de vitesse du moteur, fournis- 25 sant un signal électrique représentatif de la vitesse n du moteur, constitué par exemple par des impulsions à la fréquence de rotation du moteur ; - un témoin 92 d'enclenchement du compres- seur de climatisation, fournissant un signal électrique 30 tout ou rien ; - un capteur de décélération 93 fournissant un signal de décélération lorsque, à la fois, la pédale d'accélérateur est relâchée et lavitesse du moteur su- périeure à une valeur déterminée nl. 2478202 -7 - Le système de commande 86 comportera généra- lement un calculateur, typiquement numérique, prévu pour assurer les différentes fonctions recherchées. Il peut égaleâent avoir la constitution 5 représentée, sous forme simplifiée, en figure 2. Ce système comporte une porteoU -94 de sortie qui attaque le bobinage 76 de l'électrovanne par l'in- termédiaire d'un étage de puissance non représenté. Les deux entrées de la porte OU sbnt reliées à deux branches, 10 - l'une qui fournit un signal continu lorsque la vitesse du moteur dEépasse un seuil détezminé n alors que la pédale d'accélérateur est relâchée, - l'autre qui fournit des créneaux de courant de rapport cyclique variable lors du fonctionnement au 15 ralenti. La première branche coeprend, en série avec une souroe de tension, l'interrupteur 93a comandé par la vitesse du moteur et un interrupteur 95' qui est fermé lorsque la pédale d'accélé- rateur est relâchée. 20 La seconde branche utilise comme organe d'en- trée le capteur 91 qui fournit des impulsions calibrées à fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur. Ces impulsions sont appliquées à un inté- grateur 96 qui attaque une des entrées d'un amplifica- 25 teur différentiel 97. La seconde entrée de l'amplifi- cateur 97 reçoit un signal représentatif d'une vitesse de consigne. Un commutateur 98 relie cette entrée de vites- se de consigne à l'un ou l'autre de deux circuits, sui- 30 vant les conditions de fonctionnement du moteur. a) Lorsque le commutateur 98 est au repos (position indiquée sur la figure 2) il relie l'entrée de vitesse de consigne de l'amplificateur 97 à un générateur de tension 99 qui fournit une tension fonc- 35 tion de la température 9 du moteur. Ce générateur 99 est 2478202 -8- programmé de façon à fournir sur sa sortie une tension représentative d'une vitesse n0 qui dépend du signal qu'il reçoit de la sonde de température 90. b) Lorsque tout à la fois un interrupteur 92 5 de mise en marche du compresseur du climatiseur et un interrupteur 101 commandé par la pédale d'accélérateur sont fermés, , le commuta- teur 98 est amené dans une position o il relie l'entrée de.l'amplificateur 97 à un second générateur de tension 10 102, fournissant une tension représentative d'une vitesse n'0. Pour atteindre ce résultat on peut constituer le commutateur 98 par le contact mobile d'un relais dont l'enroulement est placé en série avec une source de courant et les interrupteurs 92 et 101. 15 Le signal d'écart fourni par l'amplificateur 97 est appliqué à l'entrée de réglage de la durée de maintien d'un monostable 103 dans son état instable. L'entrée de basculement du monostable 103 reçoit les signaux de sortie d'une horloge 105, à 10 hertz par 20 exemple. Les créneaux de sortie du monostable 103 sont appliqués à un intégrateur 104 pour fournir un signal continu. Le signal de sortie de l'intégrateur 104 est appliqué à l'une des entrées d'un circuit de com- 25 mande d'impulsions de basculement, constitué par un comparateur 107 dont l'autre entrée reçoit des rampes de tension fournies par un générateur de rampe déclen- chable 106 dont l'entrée de déclenchement est reliée à la sortie de l'horloge 105. Le comparateur 107 est 30 d'un type fournissant une impulsion de sortie chaque fois que la tension de rampe dépasse la tension prove- nant de l'intégrateur 104. Cette impulsion positionne une bascule 108 qui est remise à zéro par l'horloge 105 en même temps que le générateur de rampe 106. 2478202 Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant. Départ et fonctionnement du moteur froid avant lancement du moteur froid, les différents élé- 5 ments du dispositif de carburation sont dlans la position représentée en figure 1. Le volet de départ 3 est fermé. Le papillon 6 est maintenu largement entrouvert par le ressort 56 du correcteur 40 qui maintient l'équipage mobile de l'élément pneumatique 41 en contact avec la 10 pièce 54. L'électrovanne 75 est fermée. Lors du fonctionnement du démarreur, le moteur reçoit donc un mélange riche fourni par le système de jaillissement principal 4. Immédiatement après lancement du moteur, l'élé- 15 ment pneumatique 31 sensible à la dépression qui appa- rait en aval du papillon 6 entrouvre le volet d'air 3. En même temps le capteur de vitesse 91 envoie des Impulsions à fréquence représentative de la vitesse n au système de commande 86 qui, dès lors, fournit à 20 l'électrovanne 75 des créneaux de rapport cyclique . Le capteur de température 90 envoie de son côté un signal représentatif de la température Q du moteur et le système 86 réglera le rapport cyclique - de façon à faire correspondre à chaque température Q du moteur une vitesse 25 n0de rotation. A faible température Q, par exemple QOC pour le liquide du circuit de refroidissement du moteur, correspondra une valeur relativement élevée de la vitesse du moteur, par exemple 1300 tours/mn. Au fur et à mesure du réchauffement du moteur, 30 le rapport cyclique t diminue, pour augmenter la dépres- T sion dans la chambre 47 et diminuer l'ouverture du papiL.. lon afin de réduire la vitesse de ralenti n0. Le système est avantageusement prévu de façon que, lorsque le moteur atteint sa température normale de 35 fonctionnement, la largeur t devient nulle. La dépres- sion dans la chambre 47.n'est plus atténuée. Elle est 2478202 10 suffisante pour comprimer le ressort 56 et laisser le papillon 6 revenir dans sa position d'ouverture m.nimale. Simultanément, le volet 3 aura été amené dans sa position de pleine ouverture par son système 5 thermostatique. On voit que la vitesse de ralenti du moteur sera ainsi en permanence parfaitement adaptéeà sa tempé- rature. De plus, le système ne présente pas l'inconvé- nient bien connu des cames de ralenti accéléré,qui est 10 d'exiger des pressions sur la pédale d'accélérateur pour leur permettre de se dégager. Décélération : lors d'une décélération à vitesse élevée, c'est à dire du fonctionnement en frein moteur, les interrupteurs 93a et 95 , qui constituent 15 l'organe 93 de la figure 1, sont fermés. Le système 86 envoie alors un courant de commande continu à l'électro- vanne 75 qui demeure ouverte en permanence. Dans ces conditions la dépression dans la cham- bre 47 est largement atténuée par l'air qui pénètre par 20 le canal 72. Le ressort maintient alors le papillon 6 dans la position entrouverte représentée sur la figure 1 et le moteur reçoit un débit de mélange air-combustible suffisant pour éviter une teneur élevée d'hydrocarbures imbr lés dans les gaz d'échappement. 25 Les orifices calibrés 70 et 73 placés sur Le canal 72 sont choisis pour que les dépressions élevées apparaissant lors des décélérations à vitesse élevée, par exemple dépassant 3500 tours/mn, soient très atté- nuées. 30 Fonctionnement du climatiseur Lorsque le compresseur d'un climatiseur s'en- clenche, le contact 92 se ferme. Si le moteur tourne alors à sa vitesse de ralenti normal, par exemple 600 tours/mn, le système de commande 86 envoie à 35 l'électrovanne 75 des impulsions de courant de rapport cyclique tel que la dépression dans la chambre 47 s'at- 2478202 11 ténue et que le papillon s'ouvre davantage jusqu'à une valeur de ralenti plus élevée, par exemple de l'ordre de 900 tours/mn. Cette vitesse plus élevée permet au compresseur de fonctionrir avec un rende- 5 ment convenable. Régulation de la vitesse de ralenti à tempé- rature normale : comme on l'a indiqué plus haut, le dispositif de carburation suivant l'invention permet de prévoir une vitesse de ralenti à température norma10 le inférieure aux vitesses couramment prévues à l'heure actuelle, par exemple 600 tours/mn au lieu de 800 tours/ mn. Si le moteur, tournant à cette vitesse faible, est brusquement soumis à une charge, comme par exemple 15 le couple résistant plus important d'un alternateur lors- qu'on enclenche les accessoires électriques, sa vitesse tend à baisser au-dessous de la vitesse n. déterminée. Le système 86 envoie alors à l'électrovanne 75 des im- pulsions de rapport cyclique t qui n'est plus nul, mais 20 faible, et atténue légèrement la dépression dans la cham- bre 47 pour provoquer une réouverture du papillon 6 jus- qu'à ce que le moteur retrouve la vitesse de 600 tours/mn. La présence de la chambre intermédiaire 71 réalise un effet d'amortissement qui évite un phénomène de pompa- 25 ge. Ce même phénomène de pompage est également évité par la présence, dans le système 86, d'organes intégrateurs qui effectuent un amortissement. L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation qui a été représenté et dé- 30 crit à titre d'exemple. En particulier le système 86 peut être constitué par un calculateur numérique de type clas- sique, pouvant d'ailleurs remplir des fonctions supplé- mentaires. Les capteurs devront alors fournir des signaux de sortie numérique ou être reliés au capteur par l'in- 35 termédiaire d'un convertisseur analogique numérique. 2478202 12 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de carburation pour moteur à combustion interne, comprenant un système de jaillisse- ment principal de combustible disposé en amont d'un 5 organe d'étranglement actionnable par le conducteur, un circuit de ralenti qui débouche dans la partie du conduit d'admission situé en aval de l'organe d'étranglement, un volet de départ disposé en amont du système de jaillisse- ment principal de combustible, et un système correcteur 10 capable d'imposer à l'organe d'étranglement une position particulière qui dépend des conditions de fonctionnement du moteur, au moins lorsque ledit organe d'étranglement n'est pas sollicité à l'ouverture par le conducteur, ledit système correcteur comprenant une butée mobile attelée à 15 l'équipage mobile d'un élément pneumatique dont la posi- -tion dépend de la pression qui règne dans une chambre de travail dudit élément, caractérisé en ce que la chambre de travail (47) de l'élément pneumatique est reliée d'une part à la partie du conduit d'admission située en aval 20 de l'organe d'étranglement (6), d'autre part à la pression atmosphérique, l'une des liaisons-étant munie d'une élec- trovanne (75) associée à un système de commande (86) qui fournit à l'électrovanne des impulsions d'ouverture de rapport cyclique variable en fonction de plusieurs paramètres de fonctionnement du moteur. 2 - Dispositif de carburation pour moteur à combustion interne, comprenant un système de jaillisse- ment principal de combustible disposé en amont d'un orga- ne d'étranglement actionnable par le conducteur, un circuit de ralenti qui débouche dans la partie du conduit d'admission situéeen aval de l'organe d'étranglement, un volet de départ disposé en amont du système de jaillisse- ment principal de combustible, et un système correcteur capable d'imposer à l'organe d'étranglement une position 35 particulière qui dépend des conditions de fonctionnement du moteur, au moins lorsque ledit organe d'étranglement n'est pas sollicité à l'ouverture par le conducteur, ledit 2478202 13 système correcteur comprenant une butée mobile attelée à l'équipage mobile d'un élément pneumatique dont la position dépend de la pression qui règne dans une cbam- bre de travail dudit- élément, caractérisé en ce que la 5 chambre de travail (47) est reliée d'une part à la-partie du conduit d'admission situéeen aval de l'organe d'étran- glement, d'autre part à la pression atmosphérique, l'une au moins des liaisons étant munie d'une électrovanne (75) associée à un circuit de commande (86) muni de moyens (91) 10 de détection de vitesse et qui fournit à l'électrovanne des impulsions de rapport cyclique variable de façon à maintenir la butée et l'organe d'étranglement dans une position correspondant à une vitesse prédéterminée, lors- que le moteur fonctionne au ralenti. 15 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, l'un des paramètres étant la vitesse du moteur, le système de commande est muni de moyens de détection de vitesse qui fournissent àl'électrovanne des impulsions de rapport cyclique variable de façon à main- 20 tenir la butée et l'organe d'étranglement dans une position correspondant à une vitesse prédéterminée, lorsque le mo- teur fonctionne au ralenti. 4 - Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le système de commande est muni d'un 25 capteur (90) de température du moteur et prévu pour ajuster la dite vitesse prédéterminée en fonction de la dite tem- pérature. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sys- 30 tème de commande est muni d'un capteur de décélération et est prévu pour maintenir le rapport cyclique à une valeur déterminée, typiquement 1, lorsque le capteur fournit un signal indiquant que le moteur est en décélération. 6 - Dispositif suivant la revendication 2, 3 35 ou 4, caractérisé en ce que le système de commande est 2478202 14 muni d'un capteur indiquant la mise en marche d'un organe qui reçoit son énergie du moteur, tel qu'un compresseur de climatiseur, et est prévu pour fournir à l'électrovanne des impulsions de rapport cyclique 5 variable de façon à maintenir la butée et l'organe d'étranglement dans une position correspondant à une vitesse prédéterminée, supérieure à la vitesse de ralenti normale. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des 10 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrovanne est placée sur la liaison entre la cham- bre de travail et la pression atmosphérique et est ouverte lorsqu'elle est alimentée. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, 15 caractérisé en ce que la liaison entre la chambre de travail et l'atmosphère comprend une chambre d'amortis- sement(71)placée entre des orifices calibrés.