Brevet FR2485097A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne un dispositif de commande du rapport air- combustible pour un système de contrôle d'émission de moteurs à combustion interne, com- prenant un convertisseur catalytique qui utilise un cata- lyseur à triple effet. Un dispositif de ce genre est un dispositif de commande en boucle fermée, qui comporte un capteur d'oxy- gène pour détecter la teneur en oxygène dans les gaz d'é- chappement, une unité d'alimentation en mélange air-com- bustible, une soupape électromagnétique qui corrige le rap- port air-combustible du mélange fourni par l'unité d'ali- mentation et un circuit électronique de commande. Ce der- nier comporte un comparateur qui compare le signal de sor- tie du capteur d'oxygène avec une valeur prédéterminée, un circuit de proportionnalité et un circuit d'intégration qui sont connectés au comparateur pour intégrer son signal de sortie et un circuit d'attaque connecté au circuit d'in- tégration et qui produit un signal d'attaque de la soupape électromagnétique. Le capteur d'oxygène délivre un signal électrique indiquant le rapport air-combustible du mélange admis dans les cylindres du moteur. La tension de sortie du capteur d'oxygène est supérieure à une valeur déterminée quand la teneur en oxy- gène dans les gaz d'échappement est inférieure à un rapport prédéterminé qui correspond au rapport stoechiométrique du mélange d'air-combustible, pour la combustion de ce mélange, et elle est inférieure à la valeur prédéterminée quand la teneur en oxygène est supérieure au rapport prédéterminé. Le dispositif de commande actionne alors la soupape électro- magnétique pour corriger le rapport air-combustible du mé- lange admis dans les cylindres, afin de l'amener au rapport stoechiométrique en fonction de la tension de sortie du capteur d'oxygène. La constante du circuit de proportion- nalité et la constante du circuit d'intégration sont choi- sies à des valeurs appropriées permettant d'obtenir une réaction effective de purification par le catalyseur à triple effet pendant le fonctionnement normal du moteur, avec le rapport Uir-combustible du mélange pratiquement cor.- stant. Par contre, le rapport air-combustible varie avec l'accélération et la décélération du moteur et l'effet de purification du système de contrôle d'émission diminue sous l'effet de la variation du rapport aircombustible résultant des conditions de fonctionnement du moteur. Il est apparu que si la constante du circuit est augmentée en fonction d'une augmentation de l'accéléra- tion et de la décélération, il est possible d'éviter la réduction de l'effet de purification. L'invention a donc pour objet de proposer un dis- positif de commande électronique dans lequel la constante du circuit est réglée en fonction de l'accélération et de la décélération du moteur afin d'assurer la commande op- timale du rapport air-combustible. L'invention concerne donc un dispositif de com- mande du rapport air-combustible pour un moteur à com- bustion interne comportant un carburateur avec un passage d'admission, un dispositif d'alimentation en mélange air- combustible qui fournit ce mélange au passage d'admission, une tubulure d'échappement communiquant avec le moteur, un papillon de carburateur, un détecteur de la teneur d'un constituant des gaz d'échappement passant par la tubulure d'échappement et produisant un signal de sortie qui en dé- pend, un comparateur qui compare le.signal de sortie du détecteur avec un groupe de valeurs et qui produit un sig- nal de sortie qui en dépend, un circuit d'intégration con- necté au comparateur, un circuit d'attaque connecté au circuit d'intégration et produisant un signal de sortie en fonction du signal de sortie du circuit d'intégration et une soupape électromagnétique commandée par le signal de sortie du circuit d'attaque pour corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par le dispositif d'ali- mentation en mélange; le dispositif comporte un détecteur de papillon qui détecte le fonctionnement de ce papillon et qui produit un signal de sortie en fonction de l'accé- lération et de- la décélération du moteur à combustion in- terne, un dispositif qui modifie la constante du circuit d'intégration, un différentiateur du signal de sortie du détecteur de papillon et qui produit un signal de sortie qui commande le dispositif, de manière que la constante du circuit d'intégration puisse être imodifiée à l'accé- lération et la décélération du moteur à combustion interne. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif: La Figure 1 est un schéma d'un dispositif de com- mande de rapport air-combustible selon l'invention, la Figure 2 est un schéma simplifié d'un circuit électronique de commande selon l'invention, les Figures 3A et 3B, 3C sont des formes d'ondes en différents points du circuit de la figure 2 et la Figure 4 est un exemple du circuit de commande électronique. La Figure 1 montre.donc un carburateur 1 qui commu- nique avec un moteur à combustion interne 2. Le carbura- teur comporte une cuve 3, un venturi 4, un gicleur 5 qui communique avec la cuve 3 par un passage principal 6, et un gicleur de ralenti 10 qui communique avec la cuve 3 par un passage de ralenti 11. Des passages 8 et 13 de cor- rection d'air sont prévus en parallèle avec une entrée d'air principale 7 et une entrée d'air 12 de ralenti. Des soupapes électromagnétiques 14 et 15 fonctionnant par tout ou rien sont prévues pour les passages 8 et 13 de correction d'air. Un orifice d'entrée de chaque soupape électromagné- tique communique avec l'atmosphère par un filtre à air 16. Un capteur d 'oxygène 19 est monté dans la tubulure d'échap- pement 17,en amont d'un convertisseur catalytique 18 à triple effet pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Un capteur de papillon 20 constitué par un transduc- teur du type à potentiomètre détecte le degré d'ouverture du papillon 9. Les signaux de sortie des capteurs 19 et 20 sont appliqués à un circuit électronique de commande 21 pour actionner les soupapes électromagnétiques 14 et 15 fonctionnant par tout ou rien, afin de commander le rap- port air-combustible du mélange, à une valeur.voisine de sa valeur stoechiométrique. La figure 2 montre que le signal de sortie du capteur d'oxygène 19 est appliqué à un comparateur 23 Ce dernier compare le signal d'entrée avec une valeur établie, fournie par un circuit 22 de valeur établie, afin de produire un signal d'écart. Le signal d'écart est appli- qué à un circuit d'intégration 24 et à un circuit de pro- portionnalité 25, par lesquels le signal d'écart est con- verti en un signal de proportionnalité et un signal d'in- tégration. Les deux signaux sont appliqués à un circuit de sommation 26 qui produit un signal de proportionnalité et d'intégration. Ce dernier est appliqué à un circuit d'attaque 27 qui délivre des impulsions rectangulaires. Les impulsions rectangulaires sont appliquées aux deux soupapes électromagnétiques 14 et 15. Lorsqu'un mélange riche est- fourni au moteur et qu'une faible teneur en oxygène est détectée dans les gaz d'échappement, le circuit d'attaque 27 délivre des impul- sions de sortie d'un rapport plus élevé, de sorte que les temps d'ouverture des soupapes électromagnétiques 14 et 15 augmentent, et que la quantité d'air qui passe par ces soupapes augmente également. Ainsi, la quantité d'air dans le mélange fourni parle carburateur 1 augmente, ce qui augmente le rapport air-combustible. Lorsqu'un rapport pauvre est déterminé, le rapport des impulsions produites est réduit, ce qui diminue le rapport air-combustible et enrichit le mélange fourni par le carburateur. Quand le papillon 9 est manoeuvré rapidement pour accélérer ou ralentir le moteur, la tension de sortie du capteur de papillon 20 varie en fonction du degré d'ouver- ture de ce papillon. La tension de sortie du capteur de papillon 20 est appliquée à un circuit différentiateur 28 qui différentie la variation de la tension de sortie. La fi- gure 3A montre la variation de la tension de sortie du capteur de papillon pendant l'accélération A et le ralen- tissement R et la figure 3B montre la tension de sortie du circuit différentiateur 28. Cette dernière tension est appliquée au circuit d'intégration 24 et au circuit de proportionnalité 25 pour augmenter la constante de chacun de ces circuits. La constante est augmentée en proportion de la tension de sortie du circuit différentiateur 28. La figure 3C montre la tension de sortie du circuit de sommation 26. Cette, figure montre que l'amplitude de l'excursion de commande de proportionnalité CP augmente avec la tension de sortie différentiée, et que la pente de commande d'intégration CI augmente également, comme in- diqué en "D" en comparaison avec les conditions normales de fonctionnement, indiquées en "E". Selon l'invention, étant donné que la constante de chaque circuit est augmentée pendant l'accélération et le ralentissement du moteur, la variation du rapport air-combustible converge rapidement vers le rapport stoe- chiométrique. Il est donc possible d'améliorer l'effet de purification du système de contrôle d'émission. La figure 4 représente un exemple de réalisation du circuit électronique de commande. Les mêmes références que sur la figure 2 sont utilisées pour identifier les mêmes éléments. Le signal de sortie du circuit différentia- teur 28 est séparé en deux sorties dont l'une est appli- quée à une diode électroluminescente 30 du circuit d'in- tégration 24 par l'intermédiaire d'un redresseur 31 et dont l'autre est appliquée à une diode électroluminescente 32 par un redresseur 33. Les diodes électroluminescentes 30 et 32 sont combinées avec des phototransistors 34 et 35. La résistance de chaque phototransistor varie avec la ten- sion différentiée de sorte que la constante de chaque cir- cuit peut être augmentée avec l'augmentation de la tension de sortie différentiée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne comprenant un carbura- teur (1) avec un passage d'admission, un dispositif (3, 4, ) d'alimentation en mélange air-combustible qui fournit un mélange aircombustible au passage d'admission, une tu- bulure d'échappement (17) communiquant avec le moteur, un papillon (9) de carburateur, un détecteur (19) de la teneur d'un constituant des gaz d'échappement passant par ladite tubulure d'échappement et produisant un signal de sortie qui en dépend, un comparateur (23) qui compare ledit signal de sortie dudit détecteur avec une valeur établie et qui produit un signal de sortie qui en dépend, un circuit d'in- tégration (24) connecté audit comparateur, un circuit d'at- taque (27) connecté audit circuit d'intégration et produi- sant un signal de sortie quildépend du signal de sortie du- dit circuit d'intégration, et des soupapes électromagnéti- ques(14, 15)commandées par le signal de sortie dudit circuit d'attaque et destinées à corriger le rapport air-combustible du mélange fourni par ledit dispositif d'alimentation en mélange, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de papillon (20) qui détecte le fonc- tionnement dudit papillon (9) et quiproduit un signal de sortie en fonction de l'accélération et de la décélération dudit moteur à combustion interne, un dispositif (26) de modification de la constante dudit circuit d'intégration et un circuit différentiateur (28) qui différentie le sig- nal de sortie dudit détecteur de papillon et qui produit un signal de sortie pour commander ledit dispositif, de manière que la constante dudit circuit d'intégration puisse être augmentée à l'accélération et à la décélération dudit moteur à combustion interne. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre un circuit de propor- tionnalité (25) connecté entre ledit comparateur (19) et 3- ledit circuit d'attaque (27) et destiné à commander celui- ci, un circuit de sommation (26) qui additionne les sig- naux de sortie dudit circuit d'intégration et dudit cir- cuit de proportionnalité pour ledit circuit d'attaque, et un dispositif de modification de la constante dudit cir- cuit de proportionnalité, la sortie dudit circuit diffé- rentiateur étant également connectée audit dispositif de modification de la constante dudit circuit de proportion- nalité.