Brevet FR2487008A1 — publié le 19820122

La présente invention est relative à un dispositif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combus- tion interne du type comprenant un dispositif de commande de l'émission avec un convertisseur catalytique à trois voies pour commander un système de correction du rapport air-combus- tible en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, en détectant la température de l'eau de refroidissement et la charge de celui-ci. Habituellement ce type de dispositif de commande du rapport air-combustible permet d'obtenir une commande par ré- action en détectant le rapport air-combustible à partir de la concentration en oxygène des gaz d'échappement au moyen d'un capteur de 2 Le rapport détecté est évalué par un circuit d'évaluation de façon à déterminer s'il est pauvre ou riche par comparaison avec le rapport stoechiométrique air-combusti- ble afin de produire un signal de sortie. Le signal de sortie est appliqué à une valve électromagnétique par l'intermédiai- re d'un excitateur afin de fournir une certaine quantité d'air à un carburateur, et de commander le rapport air-combustible du mélange jusqu'au rapport stoéchiométrique. Le dispositif de commande du rapport air-combustible ainsi réalisé fonctionne dans de bonnes conditions lorsque le moteur fonctionne à une température appropriée. Cependant dans des conditions de fonc- tionnement à froid du moteur il est difficile de commander le rapport air-combustible d'une façon correspondant au fonction- nement du moteur. Par conséquent dans un moteur comportant un dispositif limiteur automatique, le système de commande du rapport air-combustible est agencé de façon à être rendu ino- pérant lorsque le moteur est froid, tandis que le rapport air- combustible du mélange est commandé par le fonctionnement du dispositif limiteur automatique. Cependant le dispositif li- miteur automatique tend à ouvrir le volet d'air avant un ins- tant approprié ou encore à l'ouvrir dans une mesure plus gran- de que le degré approprié pour le chauffage du moteur. En rai- son de ces difficultés, dans les dispositifs classiques de com- mande du rapport air-combustible, ce rapport est toujours com- mandé de façon à atteindre la valeur stoéchiométrique même lorsque le moteur fonctionne à froid. Par conséquent malgré qu'en fonctionnement à froid à vitesse constante sous une fai- ble charge le moteur produise un couple de sortie suffisant pour assurer une conduite sans à-coups, il se produit un Lonc- tionnement irrégulier du moteur lorsque le 'volet d'air est à moitié ouvert ou complètement ouvert, de sorte que la puissan- ce de sortie du moteur diminue. Ceci est du au fait que malgré que les conditions de fonctionnement nécessitent un rapport air-combustible riche lorsque le moteur est froid, un mélange air-combustible de rapport plus pauvre que celui nécessité par le moteur est four- ni à celui-ci par le dispositif de commande du rapport air- combustible, et en outre le rapport est décalé vers le côté pauvre lorsque le volet d'air automatique est forcé de s'ou- vrir par la force de l'air qui est aspiré en cours dtaccélé- ration. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif de commande du rapport air-combustible comportant des moyens pour arrêter sélectivement la correction du rap- port air-combustible lorsqu'un capteur de la température de l'eau de refroidissement du moteur détecte un fonctionnement du moteur à froid et qu'un capteur de la dépression dans le conduit d'admission du moteur détecte des conditions de fonc- tionnement du moteur sous charge élevée. L'invention a pour objet un dispositif de commande du rapport aircombustible pour un moteur à combustion interne du type comportant un conduit d'admission, un carburateur, une valve électro-magn4tique pour corriger le rapport air- combustible du mélange, un capteur de 02 pour capter la concen- tration en oxygène des gaz d'échappement, un capteur de tempé- rature pour capter la température du moteur, un capteur de l'accélération correspondant à la dépression dans ledit conduit d'admission du moteur, et un circuit de commande à boucle fer- mée sensible aux sorties de tous ces capteurs afin de produire un signal de sortie de commande pour exciter la valve électro- magnétique afin de corriger le rapport air-combustible, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commutation dis- posé dans ledit circuit de commande pour rendre celui-ci indé- pendant de la sortie du capteur de 2' et une porte sensible aux sorties desdits capteurs de température et d'accélération afin d'actionner le circuit de commutation, ladite porte étant agencée de façon à actionner le circuit de commutation de ma- nière que la commande de la correction du rapport air-combus- tible par le circuit de commande à boucle fermée soit effec- tuée lorsque la température du moteur est supérieure à une température prédéterminée, et soit arrêtée lorsque la tempé- rature du moteur est inférieure à ladite température prédéter- minée et que le capteur d'accélération soit actionné pour en- richir le rapport air-combustible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront 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 montre l'agencement d'un dispositif de commande du rapport air-combustible suivant l'invention; - la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un circuit de commande utilisé dans le dispositif suivant l'invention; - la Fig. 3 est une vue en section d'un capteur de dé- pression; - la Fig. 4 est une vue en section d'un capteur de température; - la Fig. 5 est un diagramme montrant une courbe ca- ractéristique du capteur de dépression; - la Fig. 6 est un diagramme montrant une courbe ca- ractéristique du capteur de température. En se référant à la Fig. 1, un carburateur 1 est re- lié en amont d'un moteur 2, et un conduit 8 de correction d'air communique avec un correcteur de succion, ou prise d'air 7 qui est disposé dans un conduit principal 6 de combustible qui fait communiquer une chambre de flotteur 3 avec un gi- cleur 5 d'un venturi 4. Un autre conduit 13 de correction d'air communique avec un autre correcteur de succion, ou pri- se d'air 12 qui est situé dans un conduit de ralenti 11 relié à un orifice 10 de ralenti qui est écarté du conduit princi- pal 6 et débouche au voisinage d'un papillon 9 des gaz. Ces conduits de correction d'air 8 et 13 comportent des valves électro-magnétiques 14, 15 dont les côtés d'entrée communi- quent avec l'atmosphère par ltintermédiaire d'un filtre à air 16. Un convertisseur catalytique 18 à trois voies pour puri- fier les gaz d'échappement est prévu dans une tubulure d'é- chappement 17, et un capteur 19 de 2 est disposé en amont du convertisseur 18 afin de détecter la concentration en oxygè- ne des gaz d'échappement, qui représente le rapport air-com- bustible du mélange. Il est-en outre prévu un capteur 21 de dépression qui est disposé dans le conduit d'admission du car- burateur 1, et un capteu.ir22,de la température de l'eau de re- froidissement disposé sur une chemise pour l'eau de refroidis- sement. Les sorties du capteur 19 de 2 du capteur 21 de dé- pression et du capteur de-température d'eau 22 sont transmises. à un circuit de commande 20 dont la sortie est transmise aux valves électro-magnétiques 14, 15. Dans un tel agencement-lorsque le circuit de commande 20 reçoit un signal du capteur 19 de 02, ce circuit applique ses impulsions de sortie aux valves électro-magnétiques 14,15 du type tout ou rien, de sorte que les valves sont actionnées suivant le rapport cyclique des impulsions appliquées. Ainsi la quantité d'air fournie au carburateur est commandée et rè- gle le rapport air-combustible du mélange du c8té riche ou du c8té pauvre. La Fig.2 montre l'agencement du circuit de commande dans lequel la sortie du capteur 19 est appliquée à un comparateur 23 pour être comparée à une valeur déterminée de référence provenant d'un circuit 24 générateur de la valeur de référence. La sortie du comparateur 23 est transmise à un circuit intégrateur 25 dont la sortie intégrée est appliquée a un comparateur 50. Le comparateur 50 reçoit un train dtim- pulsions triangulaires d'un générateur 51 d'impulsions trian- gulaires. La sortie du comparateur 50 est appliquée à un cir- cuit d'excitation 27 des valves 14, 15, par l'intermédiaire d'un circuit de commutation 26. Les sorties des capteurs 21 de dépression et 22 de la température de l'eau de refroidisse- ment sont appliquées à une porte ET 28 dont la sortie est à son tour appliquée à un inverseur 29 pour ouvrir ou fermer le circuit de commutation 26. La Fig. 3 montre l'agencement du capteur 21 de dépres- sion, qui comprend un corps cylindrique creux 30 divisé de façon étanche par une membrane 31 en une chambre 32 de pres- sion qui communique avec le conduit d'admission du carbura- teur 1 et en une chambre de commutation 33 qui communique avec l'atmosphère. Un ressort hélicoïdal 34 est disposé dans la chambre 32 de façon à solliciter la membrane 31 par l'inter- médiaire d'un organe d'actionnement 35. Dans la chambre 33 de commutation est disposé un micro-contact 36 agencé de façon a être actionné par la membrane 31. La Fig. 5 montre les carac- téristiques de la-sortie du capteur 21 de dépression, indiquant que lorsque la dépression est faible (lorsque la pédale d'ac- célérateur est enfoncée), la différence entre les pressions ré- gnant dans la chambre 32 et dans la chambre 33 est faible de telle sorte que la membrane 31 est déformée par le ressort 34 de manière à fermer le micro-contact 36, et que lorsque la dé- pression est élevée (lorsque la pédale d'accélérateur est re- lâchée) en raison d'une grande différence de pression, la mem- brane 31 comprime le ressort 34, ouvrant le micro-contact 36. La Fig. 4 montre le capteur 22 de la température de l'eau de refroidissement. Un corps cylindrique creux 37 est divisé de façon étanche par un plongeur 38 en une chambre à cire 39 remplie de cire et en une chambre 40 de ressorte Un organe 41 de support de ressort, en contact avec le plongeur 38, est disposé dans la chambre 40. Un ressort hélicoïdal 42 est disposé entre l'organe de support 41 et un organe d'ac- tionnement 43 qui est soutenu par un ressort 44. Deux bornes et 46 sont fixées à l'extr6mité du corps cylindrique 37. Un organe de contact mobile élastique 48 est fixé sur la bor- ne 45, et un organe de contact fixe 47 est fixe sur la borne 46. L'organe de contact 48 est également en contact avec l'or- gane d'actionnement 43. La Fig. 6 montre les caractéristiques de la sortie du capteur 22 de température, et montre que lorsque la tempéra- ture de l'eau de refroidissement est basse, la cire est con- densée de sorte que le plongeur 38 et l'organe d'actionnement 43 sont déplacés vers la gauche par le ressort 44 afin d'ame- ner l'organe de contact 48 en contact avec l'organe 47 ce qui ferme l'interrupteur. Lorsque la température est élevée, la cire se trouvant dans la chambre 39 se dilate et pousse le plongeur 38 et l'organe 41 de support de ressort vers la droi- te de sorte que l'organe d'actionnement 43 est forcé par le ressort hélicoïdal 42 à l'encontre de l'action du ressort 44 pour pousser l'organe de contact 48. L'interrupteur est ainsi ouvert. On décrira ci- dessous le fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Lorsque la température de l'eau de re- froidissement du moteur est supérieure à une valeur prédéter- minée, le capteur 22 reste ouvert et envoie le signal corres- pondant de faible niveau à la porte ET 28. Par conséquent la sortie de la porte ET 28 est maintenue a un faible niveau in- dépendamment du niveau de l'entrée provenant du capteur 21 de dépression. Cette sortie de faible niveau de la porte ET 28 est inversée par ltinverseur 29, pour passer à l'état haut de sorte que le circuit de commutation 26 est fermé. En conséquen- ce le comparateur 50 est relié au circuit d'excitation 27, ce qui signifie que le circuit de commande à boucle fermée du rapport air-combustible est établi. En d'autres termes, un si- gnal représentant la concentration en oxygène des gaz d'échap- pement, détectée par le capteur 19 de 2 est comparé par le comparateur 23 à la valeur de référence et ce signal est éva- lué de façon à déterminer si le rapport du mélange air-com- bustible distribué au moteur est pauvre ou riche. La sortie du comparateur 23 est intégrée par le circuit intégrateur 25 afin d'envoyer le signal de correction au comparateur 50 dans le- quel le signal de correction est comparé avec des impulsions triangulaires provenant du générateur 51 et est converti en impulsions carrées. Les impulsions carrées ont un rapport cy- clique qui correspond à la sortie du circuit intégrateur 25. Les impulsions carrées sont appliquées aux valves 14, 15 par l'intermédiaire du circuit d'excitation 27 pour ouvrir et fer- mer les valves afin de fournir l'air de correction au carbura- teur. Ainsi le rapport air-combustible du mélange fourni par le carburateur 1 est commandé jusqu'à la valeur stoéchiométri- que. Lorsque la température de l'eau 6 de refroidissement du moteur est inférieure à la valeur de référence, le capteur 22 de température est actif comme décrit plus haut en réfé- rence à la Fig. 6, et applique un signal de niveau haut à la porte ET 28. En conséquence la sortie de la porte ET 28 est modifiée en fonction du niveau de l'entrée provenant du cap- teur 21 de dépression. Si la sortie du capteur 21 est un si- gnal de niveau bas, la porte ET 28 produit une sortie à ni- veau bas qui provoque la fermeture du circuit de commutation 26. Ainsi la correction de l'air est effectuée par la comman- de à boucle fermée. Cependant lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée pour accélérer, la dépression dans le conduit d'admission du carburateur 1 est réduite de sorte que le res- sort hélicoïdal 34 sollicite l'organe d'actionnement 35 vers le microcontact 36 pour fermer celui-ci. Ainsi lorsqu'une entrée de niveau haut est appliquée à la porte 28, la sortie de niveau haut de cette porte et de ce fait la sortie de ni- veau bas de l'inverseur 29 ouvre le circuit 26. En conséquence le signal de correction du circuit intégrateur 25 n'est pas appliqué au circuit 27 et en conséquence les valves 14 et 15 ne sont pas actionnées et restent par conséquent fermées. En raison du fait que de l'air de correction n'est pas fourni au carburateur, le rapport air-combustible du mélange distri- bué par le carburateur 1 au moteur 2 est enrichi. Il en résulte que le moteur fonctionne avec un mélange air-combustible riche ayant un rapport prédéterminé réglé par le carburateur, qui est sensible aux conditions de fonction- nement telles que l'accélération et l'augmentation de la char- ge du moteur. On obtient ainsi un fonctionnement sans à-coups qui correspond à l'actionnement de l'accélérateur sans chute temporaire de la puissance du moteur. Comme on l'a décrit plus haut, suivant l'invention, lorsque le moteur fonctionne à froid et en accélération la commande de la correction du rapport air-combustible est ar- ratée afin de distribuer ainsi un mélange d'air-combustible riche. On peut par conséquent empêcher une chute temporaire de la puissance du moteur et un fonctionnement irrégulier.de celui-ci. On peut de ce fait améliorer la régularité de fonc- tionnement du moteur. RE V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif de commande du rapport air-combustible pour moteur à combustion interne du type comprenant un conduit d'admission, un carburateur, une valve électromagnétique pour corriger le rapport aircombustible du mélange fourni au car- burateur, un capteur-de 02 pour détecter la concentration en oxygène des gaz d'échappement, un capteur de température pour détecter la température du moteur, un capteur de l'accéléra- tion qui correspond à la dépression régnant dans le conduit d'admission du moteur, et un circuit de commande à boucle fer- mée qui est sensible aux sorties de tous les capteurs afin de produire un signal de commande pour actionner la valve élec- tro-magnétique afin de corriger le rapport air-combustible, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de com- mutation (26) disposé dans le circuit de commande (20) pour rendre ce dernier insensible à la sortie du capteur (19) de 02 et une porte (28) sensible aux sorties du capteur (22) de tem- pérature et du capteur (21) d'accélération afin d'actionner ledit circuit de commutation (26), ladite porte (28) étant agencée de façon à actionner le circuit de commutation (26) de manière que la commande de correction du rapport air-com- bustible par le circuit de commande à boucle fermée soit ef- fectuée lorsque la température du moteur est supérieure à une température prédéterminée et soit arrêtée lorsque la tempéra- ture du moteur est inférieure à ladite température prédéter- minée et que le capteur (21) d'accélération soit actionné, pour enrichir le rapport air-combustible. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que ladite porte est une porte ET (28) qui est reliée au capteur de température (22) et au capteur (21) d'accéléra- tion. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que le capteur (21) d'accélération est un capteur de dépression détectant la dépression régnant dans le conduit d' admission. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que ladite valve électromagnétique (14, 15) est une valve du type tout ou rien pour corriger la quantité d'air ad- mise dans le carburateur.