Brevet FR2494771A1 — publié le 19820528

La présente invention se rapporte à un système d'alimentation en carburant pour un moteurjutilisant une vanne électromagnétique capable d'amener le carburant vers un passage d'admission, et elle se rapporte plus particulièrement à un système d'alimentation en carburant pour un moteur, capable de contrôler électroniquement la quantité de carburant à amener. Jusqu'à maintenant, on a proposé lm système d'alimentation en carburant pour un moteur o la quantité d'air admis est convertie en un signal électrique et ensuite, au moyen d'un signal impulsionnel basé sur ce signal électrique, l'ouverture ou la fermeture d'une vanne électromagnétique est contrôlée pour permettre ainsi un contrôle électronique de la quantité de carburant à amener. Cependant, un tel système traditionnel est encore insuffi- sant pour obtenir un contrôle très précis ou par améliorer la fiabilité du mécanisme de contrôle, et d'autres amélio- rations sont nécessaires. La présente invention a pour but de résoudre de tels problème associés à l'art antérieur, et en conséquence elle a pour objet un système d'alimentation en carburant pour un moteur o la quantité de carburant à amener est contrôlée électroniquement selon l'état de fonctionnement du moteur afin de faire ainsi un contrôle délicat ou précis pour améliorer la précision et la fiabilité du mécanisme de contrôle. Pour atteindre l'objectif ci-dessus mentionné, le système d'alimentation en carburant pour un moteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une vanne électromagnétique pour amener du carburant, laquelle est montée en amont par rapport à une ramification d'un passage d'admission, un moyen de contrôle pouvant contrôler la quantité de carburant à amener de la vanne électro- magnétique, un capteur d'ouverture du papillon-valve pour détecter le degré d'ouverture d'un papillon valve qui est monté dans le passage d'admission, et un circuit de différenciation qui est disposé entre le capteur d'ouverture du papillon-valve et le moyen de contrôle afin de différencier un signal produit par le capteur d'ouverture du papillonvalve et de transmettre un signal différencié au moyen de contrôle pour augmenter ainsi ou diminuer la quantité de carburant à amener de la vanne électromagnétique selon la vitesse d'ouverture ou de fermeture du papillon-valve. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 donne un schéma-bloc de tout le système; - la figure 2 est une vue typique illustrant le fonctionnement du système d'alimentation en carburant à proximité d'une vanne électromagnétique disposée dans un passage d'admission; et - les figures 3(a) à (c) sont des formes d'onde utiles pour illustrer le fonctionnement du même système. Un dispositif détecteur du débit d'air 3 est monté dans un passage d'admission 2 en aval d'un filtre à air 1. Le dispositif détecteur du débit d'air 3 est adapté à détecter la fréquence de la rue des vortices de Karman produite par l'air s'écoulant à travers le passage d'admission 2, et sur la base de la fréquence détectée, il émet un signal analogique électrique dont la fréquence est proportionnelle à la quantité d'air aspiré par le passage d'admission 2. Ce signal analogique électrique est soumis à une conversion analogiquenumérique dans un convertisseur analogiqte-numérique (ci-après convertisseur "A/D")4et le signal mis sous forme numérique est appliqué à une unité centrale de traitement (ci-après "CPU") 5 qui constitue une partie d'un calculateur numérique en tant 249477 1 que moyen de contrôle ou commande. A l'unité 5 est émis un train d'impulsions en synchronisme ou suivant la fréquence ou la fréquence divisée d'un signal électrique produit par le dispositif détecteur du débit d'air 3, et ensuite par un étage d'attaque 6 qui est relié à l'unité 5, est émis un train d'impulsions d'entraînement en synchronisme avec le train d'impulsions ci-dessus. Dans une partie du passage d'admission 2, en aval du dispositif détecteur du débit d'air 3, et en amont d'une partie de ramification du même passage, est disposée' une vanne électromagnétique d'injection de carburant (ci- après "vanne électromagnétique") 7, pour éjecter du carburant. dans le passage d'admission 2, la vanne 7 étant connectée à l'étage d'attaque 6. La vanne électromagnétique 7 est adaptée à s'ouvrir ou à se fermer en synchronisme avec un train d'impulsions d'entraînement à la sortie de l'étage d'attaque; par suite, le carburant est amené par la vanne électromagnétique 7 en une quantité proportionnelle à la quantité d'air qui s'écoule dans le passage d'admission 2. Par ailleurs, en aval de la vanne électromagnétique 7, dans le passage d'admission 2, est disposée une soupape d'étranglement ou papillon-valve 8, et est également monté un capteur 9 d'ouverture du papillon-valve pour détecter le degré d'ouverture de ce papillon-valve 8. Le capteur 9 comprend une résistance variable dont la valeur varie selon le degré d'ouverture du papiIIon-valve 8, une extrémité de la résistance variable étant connectée au côté source de courant et son autre extrémité étant connectée à la masse, ainsi le capteur 9 peut émettre un signal de tension SI C voir figure 3 (a)j qui correspond au degré d'ouverture du papillon-valve 8. Le signal de sortie ainsi obtenu par le capteur 9 est appliqué à un circuit de différenciation 10 o il est différencié avec le temps et est émis sous forme d'un signal différencié S2 comme on peut le voir sur la figure.3(b). Le signal différencié S2 est soumis à une conver- sion analogique-numérique dans le convertisseur 4 puis il est appliqué à l'unité 5, o, sur la base du signal différencié sous forme numérique, est accomplie une modulation de la largeur des impulsions du train d'impul- sions à émettre à la sortie de l'unité 5. Pendant l'accélération o le papillon-valve 8 s'ouvre graduellement, le signal différencié S2 devient positif comme cela est montré dans la période "a" de la figure 3 (b), et par conséquent l'unité 5 allonge la largeur d'impulsion selon ce signal positif différencié comme on peut le voir sur la figure 3(c), avec par suite pour résultat une augmentation de la quantité de carburant éjecté par la vanne électromagnétique 7 selon la vitesse d'ouverture du papillon-valve 8, et en conséquence la performance d'accélération est améliorée.- Par ailleurs, pendant une décélération o le papillon-valve 8 se ferme graduellement, le signal différencié S2 devient négatif comme cela est montré à la période "b' de la figure 3 (b), et quand le signal différencie S2 atteint une valeur en dessous d'une valeur négative prédéterminée, c'est-à-dire une valeur au-dessus d'une vitesse prédéterminée de fermeture de la vanne, l'unité 5 raccourcit la largeur de l'impulsion à une valeur-pré- déterminée comme on peut le voir sur la figure 3(c), ainsi, le taux de réduction de la quantité de carburant à amener par la vanne 7 peut être maintenu à une valeur prédéterminée, avec pour résultat que l'on peut atteindre une économie de-consommation de carburant et un fonction- nement régulier, tout en simplifiant le contrôle pour le taux de réduction de la quantité de carburant à amener. Ainsi, en réduisant la quantité de carburant à éjecter pendant la décélération o le papillon-valve 8 se ferme graduellement, il est possible d'atteindre non seulement une économie de consommation de carburant mais également un fonctionnement régulier, et on en indiquera la raison ci-après. Dans une partie coudée 2a formée en aval de la vanne électromagnétique 7, dans le passage d'admission 2, il reste quelquefois une partie du carburant à un état quelque peu ouvert du papillon-valve 8, et dans le passage d'admission 2 o la vanne électromagnétique 7 est disposée à la façon illustrée sur les figures 1 et 2, la partie du passage d'admission 2 située en aval de la vanne 7 est plus étroite pour y disposer le papillon-valve 8, ainsi si le papillon-valve 8 est ouvert à un certain degré, une partie du carburant adhère souvent à une partie formant épaulement 2b du passage d'admission 2 du fait d'un écoulement inverse 11. Dans le premier cas, si le papillon.valve 8 est fermé brusquement sans faire de contrôle du taux de réduction pour la quantité de carburant à amner par la vanne électromagnétique 7, la pression négative dans le passage d'admission 2 augmente et le fluide stagnant subit une ébullition à pression réduite, ainsi un carburant concentré est amené temporairement à un moteur à combustion interne 12 et ainsi, la sortie du moteur baisse plus que cela est nécessaire, provoquant ainsi la production d'un choc, tandis que dans le dernier cas, si le papillon- valve 8 est fermé brusquement sans qu'il n'y ait de contrôle du taux de réduction pour la quantité de carburant à amener dans la vanne électromagnétique 7, la composante d'écoulement inverse 11 diminue et en même temps la vitesse d'écoulement à proximité du papillon-valve 8 augmente en même temps que la réduction de la surface d'écoulement, ainsi donc le carburant qui a adhéré à la partie formant épaulement 2b du passage d'admission 2 est attiré dans le moteur à combustion interne 12 et également dans ce cas, un carburant concentré est temporairement amené au moteur à combustion interne 12 et la sortie du moteur baisse plus que cela est nécessaire, provoquant ainsi également un choc. Par conséquent, si la quantité de carburant à amener de la vanne électromagnétique 7 est contrôlée afin d'être réduite pendant la décélération pendant laquelle le papillon-valve 8 se ferme graduellement, l'entrée d'un carburant concentré dans le moteur à combustion interne 12 basée sur le carburant stagnant ci-dessus ou le carburant adhérant doit être empêchée, et pour cette raison, la quantité de carburant à amener pendant la décélération est réduite dans la présente invention, ainsi on atteint non seulement une économie de consommation de carburant mais également un fonctionnement régulier peut être accompli tout en garantissant un rapport air/carburant approprié. Le système d'alimentation en carburant pour un moteur selon l'invention est construit comme ci-dessus, de façon que, pendant l'accélération o le papillon- valve 8 s'ouvre graduellement, la largeur d'impulsion d'un train d'impulsions d'entraînement à appliquer à la vanne électromagnétique 7soit plus longue selon la vitesse d'ouverture du papillon valve, ainsi le temps d'ouverture de la vanne électromagnétique 7 devient plus long et la quantité de carburant amenééest accrue d'autant et ainsi la performance d'accélération est améliorée. Par ailleurs, pendant la décélération o le papillon-valve 8 se ferme graduellement si la vitesse de fermeture de la vanne dépasse une valeur prédéterminée, la largeur de l'impulsion du train d'impulsions ci-dessus est écourtée d'une valeur prédéterminéeainsi le temps d'ouverture de la vanne électromagnétique 7 se trouve plus court et la quantité de carburant amené est diminuée d'autant, ainsi l'inconvénient ci-dessus provoqué par l'entrée du carburant stagnant ou du carburant adhérant ci- dessus dans le moteur à combustion interne 12 est éliminé, permettant ainsi à la fois d'économiser sur la consommation de carburant et d'obtenir un fonctionnement régulier basé sur un rapport air/carburant approprié. Tandis que le degré d'ouverture du papillon- valve 8 est inchangé, la largeur d'impulsion du train d'impulsions d'entraînement est choisie à une valeur 24947.71 appropriéeplus courte que la largeur d'impulsion pendant l'accélération et plus longue que la largeur d'impulsion pendant la décélération. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on a effectué un contrôle en deux stades, o, quand la vitesse de fermeture du papillon-valve 8 pendant la décélération dépasse une valeur prédéterminée, la largeur d'impulsion du train d'impulsions d'entratnement est écourtée d'une valeur prédéterminée; mais au lieu de prévoir un tel contrôle en deuxstades, la largeur d'impul- sion ci-dessus peut être écourtée selon une caractéristique semblable à celle représentée sur la figure 3(b) selon les changements des signaux négatifs différenciés produits par le circuit de différenciation, afin de contrôler ainsi continuellement le taux de réduction de la quantité de carburant à amener (b = niveau établi). Par ailleurs, le dispositif détecteur du débit d'air 3 peut être d'un type émettant un train d'impulsions électriques ayant une fréquence proportionnelle à la quantité d'air aspiré dans le passage d'admission 2, et dans ce cas le train d'impulsions électriques est appliqué. à l'unité 5 sans passer par le convertisseur analogique/ numérique 4. De plus, le circuit de différenciation peut être d'un type différenciant un signal numérique à la place d'un signal analogique. Dans ce cas, également le convertisseur A/D peut être omis et on peut reposer sur l'unité 5 pour la fonction de ce circuit de différenciation. Le circuit de différenciation peut être prévu en deux étages en tandem pour détecter des accélérations d'ouverture et de fermeture du papillonvalve 8 afin d'augmenter ou de diminuer ainsi la quantité de carburant à amener, et dans ce cas la prévisibilité de l'entraîne- ment d'accélération ou de décélération est améliorée. Par ailleurs, dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, l'ouverture ou la fermeture de-la vanne électro- magnétique est contrôlée par un train d'impulsions d'entrainement en synchronisme ou suivant la fréquence d'un signal électrique à la sortie du dispositif détecteur du débit d'air ou bien une fréquence obtenue en divisant cette fréquence; mais à la place d'un tel mode de contrôle, l'ouverture ou la fermeture de la vanne électromagnétique peut être contrôlée par un train d'impulsions d'entraîne- ment en synchronisme ou suivant un signal électrique correspondant à la vitesse de rotation du moteur ou une fréquence obtenue en divisant cette fréquence. Comme on l'a indiqué précédemment, le système d'alimentation en carburant pour un moteur selon ltinven- tion a une construction simple et il comprend une vanne électromagnétique pour amener du carburant, qui est montée en amont d'une partie de ramification d'un passage d'ad- mission, un moyen de contrôle capable de contrôler la quantité de carburant à amener de la vanne électro- magnétique, un capteur d'ouverture du papillon-valve pour détecter le degré d'ouverture d'un papillon-valve monté dans le passage d'admission, et un circuit de différencia- tion disposé entre le capteur d'ouverture du papillon- valve et le moyen de contrôle pour différencier un signal - produit par le capteur et transmettre un signal différencié au moyen de contrôle, ainsi la quantité de carburant à amener par la vanne électromagnétique peut être accrue ou diminuée selon la vitesse d'ouverture ou de fermeture du papillon-valve, et en conséquence il est possible de. réaliser un contrôle électronique d'injection de carburant d'une haute précision et d'une haute fiabilité, permettant d'atteindre une économie de la consommation de carburant. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Système d'alimentation en carburant pour un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne électromagnétique (7) pour amener du carburant, qui est montée en amont d'une partie de ramification d'un passage d'admission (2), un moyen de contrôle (5) pouvant contrôler la quantité de carburant à amener par ladite vanne électromagnétique, un capteur (9) d'ouverture du papillon- valve pour détecter le degré d'ouverture d'un papillon- valve (8) monté dans ledit passage d'admission, et un circuit de différenciation (10) disposé entre ledit capteur d'ouverture et ledit moyen de contrôle pour différencier un signal produit par ledit capteur et transmettre un signal différencié audit moyen de contrôle afin, ainsi, d'augmenter ou de diminuer la quantité de carburant à amener de ladite vanne électromagnétique selon la vitesse d'ouverture ou de fermeture dudit papillon-valve. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne électromagnétique précitée est disposée dans le passage d'admission précité en amont du papillon- valve précité. 3.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen (3) de détection du débit d'air pour détecter la quantité d'air admis, est disposé dans le passage d'admission précité et en ce que la vanne électro- magnétique précitée est disposée dans ledit passage d'admission en aval dudit moyen de détection et en amont du papillon-valve précité. 4.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (2a) du passage d'admission qui est en aval de la partie o est disposée la vanne électro- magnétique précitée est plus étroite que ladite partie. 5.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité accomplit une modulation de la largeur des impulsions pour un train d'impulsions qui en est émis selon un signal produit par le circuit de différenciation précité. 6.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité émet un train d'impulsions en synchronisme avec la fréquence d'un signal électrique produit par le moyen de détection du débit d'air précité et en même temps, il accomplit une modulation de la largeur des impulsions dudit train d'impulsions selon un signal produit par le circuit de différenciation précité. 7.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité émet un train d'impduions en synchronisme avec une fréquence obtenue en divisant la fréquence d'un signal électrique produit par le moyen de détection du débit d'air précité, et en même temps, il accomplit une modulation de la largeur des impulsions du train d'impulsions selon un signal produit par le circuit de différenciation précité. 8.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité émet un train d'impulsions qui suit la fréquence du signal électrique produit par le moyen de détection du débit d'air précité, et en même temps il accomplit une modulation de la largeur des impulsions du train d'impulsions selon un signal produit par le circuit de différenciation précité. 9.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité émet un train d'impulsions qui suit la fréquence obtenue en divisant la fréquence d'un signal électrique produit par le moyen de détection du débit d'air précité, et en même temps il accomplit une modulation de la largeur des impulsions pour ledit train d'impulsions selon un signal produit par le circuit de différenciation précité. 10.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, quand la sortie du circuit de différenciation précité atteint une valeur supérieure à une vitesse prédéterminée de fermeture du papillon-valve, le moyen de contrôle précité contrôle la quantité de carburant à amener par la vanne électromagnétique précitée en mainte- nant le taux de réduction de ladite quantité à une valeur prédéterminée. 11.- Système selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur précité d'ouverture du papillon-valve comprend une résistance variable dont la valeur varie selon le degré d'ouverture dudit papillon-valve. 12.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de différenciation précité comprend un circuit actif utilisant un amplificateur opérationnel.