Brevet FR2498256A1 — publié le 19820723

La présente invention est relative à un disposi- tif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne monté sur un véhicule, qui commande le rapport air-combustible du mélange pour l'amener à une valeur qui est une approximation du rapport stoechiométri- que pour lequel un catalyseur à trois voies présente le meilleur rendement, et elle concerne plus particulièrement un dispositif de commande du rapport air-combustible qui est capable d'accroître la facilité de conduite du véhicule sous charge élevée, en maintenant le rapport du mélange air-combustible à une valeur prédéterminée. Dans un dispositif classique de commande du rap- port air-combustible, le rapport air-combustible du mélan- ge brûlé dans les cylindres du moteur est détecté sous la forme de la teneur en oxygène des gaz d'échappement, au moyen d'un capteur de 2 prévu dans le dispositif d'échap- pement du moteur, et une évaluation est effectuée au moyen du signal de sortie du capteur de 02 pour déterminer si le rapport air-combustible est plus riche ou plus pauvre que la valeur correspondant au rapport stoechiométrique, afin de produire un signal de commande. Le signal de commande est transformé en des impulsions qui actionnent une élec- trovanne afin de régler le débit de la distribution de l'air devant être ajouté au mélange. Ainsi, le rapport air-combustible est commandé pour atteindre le rapport stoechiométrique pour lequel un catalyseur à trois voies présente le meilleur rendement. Dans un tel dispositif de commande du rapport air-combustible, lorsque le papillon des gaz du moteur est largement ou complètement ouvert sous charge élevée, le fonctionnement de la commande par réac- tion qui dépend du signal capté par le capteur de 02 est arrêté et le signal de commande est fixé par un dispositif d'enrichissement à une valeur prédéterminée, de sorte que le débit de l'air de correction est maintenu à une valeur prédéterminée pour enrichir le mélange aircombustible afin d'accroître la facilité de conduite. La figure 5 du dessin annexé montre une telle plage de commande. Une courbe de détection de charge au moyen d'un capteur de charge est située plus bas qu'une courbe correspondant à une large ouverture du papillon des gaz. Dans la zone située au-dessous de la courbe de détec- tion de la charge, la commande par réaction est assurée et dans la zone située entre la courbe de détection de la charge et la courbe qui correspond à une grande ouverture du papillon des gaz, la commande par réaction n'est pas assurée et le rapport air-combustible est fixé à une va- leur prédéterminée. La référence Y à la figure 5 désigne une courbe du couple de sortie en fonction de la vitesse du moteur lorsque le véhicule est démarré rapidement. Dans un tel fonctionnement, la courbe du couple de sortie présente une inclinaison prononcée. Le couple de sortie diminue dans la zone du rapport air-combustible fixée en raison de l'insuf- fisance du rapport air-combustible du mélange. Pour résou- dre un tel problème, si le rapport air-combustible est fi- xé à une faible valeur, ce qui signifie un mélange riche, le mélange devient excessivement riche dans une zone de vitesse élevée du moteur, ce qui a pour résultat une ré- duction du couple de sortie de ce dernier. L'invention vise en conséquence à réaliser un dis- positif de commande du rapport air-combustible dans lequel ce rapport est modifié en fonction de la vitesse du moteur en fonctionnement sous charge élevée, afin d'accroître la facilité de conduite d'un véhicule. L'invention a pour objet à cet effet un dispositif de commande du rapport air-combustible pour un véhicule actionné par un moteur à combustion interne comprenant un conduit d'admission, un carburateur, une électrovanne pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué au carburateur, un capteur de 02 pour détecter la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement, et un cir- cuit de commande par réaction qui est sensible à la sortie du capteur de 02 pour produire un signal de sortie de com- mande pour actionner l'électrovanne afin de corriger le rapport aircombustible, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif pour détecter le fonctionnement du moteur et pour produire un signal de sortie lorsque la charge du moteur excède une valeur prédéterminée, un se- cond dispositif pour détecter la vitesse du moteur et pour produire un signal lorsque la vitesse du moteur est inférieure à une valeur prédéterminée, un circuit d'appli- cation de tension pour appliquer une tension prédéterminée à l'entrée du circuit de commande par réaction, un premier interrupteur sensible au signal de sortie du premier dispo- sitif de détection afin de relier la sortie du circuit d'application de tension à l'entrée du circuit de commande par réaction et afin de rendre le circuit de commande par réaction inactif en tant que tel, et un second interrupteur sensible au signal de sortie du second dispositif de détec- tion pour modifier la position de l'électrovanne en vue de l'amener dans une position de distribution d'un mélange ri- che air-combustible. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront 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 figure 1 est un schéma d'un dispositif de com- mande du rapport air-combustible suivant l'invention; - la figure 2 est un schéma synoptique d'un cir- cuit de commande suivant l'invention; - la figure 3 est un circuit électrique du circuit de commande représenté à la figure 2; - la figure 4 est un diagramme montrant les zones de fonctionnement d'un mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention; et - la figure 5 est un diagramme montrant les zones de fonctionnement d'un dispositif classique. En se référant à la figure 1 qui montre schémati- quemellt le dispositif de commande du rapport air-combusti- ble, la référence 1 désigne un carburateur prévu en amont d'un moteur 2, un conduit 8 d'air de correction qui commu- nique avec une prise d'air 7 qui est prévue dans un con- duit principal 6 de combustible entre une chambre à flot- teur 3 et un gicleur 5 disposé dans un venturi 4. Un autre conduit 13 d'air de correction communique avec une autre prise d'air 12 qui est prévue dans un conduit 11 de com- bustible de ralenti qui s'étend à partir du conduit prin- cipal 6 de combustible jusqu'à un gicleur 10 de ralenti qui débouche au voisinage d'un papillon 9 des gaz. Ces conduits 8 et 13 d'air de correction communiquent avec des électrovannes 14, 15 du type tout ou rien dont le côté d'entrée communique avec l'atmosphère par l'intermé- diaire d'un filtre à air 16. Il est en outre prévu un convertisseur catalytique 18 à trois voies disposé dans une tubulure d'échappement 17 en aval du moteur, et un capteur 19 de 02 qui est prévu entre le moteur 2 et le convertisseur 18 afin de détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement comme représentative du rapport air-combustible du mélange brûlé dans le cylindre du mo- teur. Un capteur 20 de dépression est prévu en aval du papillon 9 des gaz afin de capter la dépression régnant dans le conduit d'air d'admission et il est prévu un géné- rateur 21 d'impulsions d'allumage pour engendrer des im- pulsions en synchronisme avec l'allumage du moteur. Des signaux de sortie provenant de ces capteurs 19, 20 et du générateur 21 sont appliqués à un circuit de commande 22 qui produit un signal de sortie pour actionner les électro- vannes 14, 15 afin de les ouvrir et de les fermer suivant. des rapports cycliques variables en fonction des signaux de sortie des capteurs 19, 20 et du générateur 21. Une quantité importante d'air est ainsi distribuée au disposi- tif à combustible par l'intermédiaire des conduits 8 et 13 d'air de correction afin de produire un mélange d'air et de combustible pauvre ou une petite quantité d'air est distribuée afin d'enrichir le mélange. La figure 2 montre l'agencement du circuit de commande 22. La sortie du capteur 19 de 02 est appliquée à un circuit de commande 25 proportionnelintégral (PI) par l'intermédiaire d'un comparateur 23 et d'un interrupteur analogique 24. La sortie du circuit de commande PI 25 est appliquée à un autre comparateur 26. Le comparateur 26 compare la sortie du circuit PI 25 à des impulsions trian- gulaires provenant d'un générateur 27 d'impulsions trian- gulaires, et produit des impulsions carrées constituant un résultat de cette comparaison. Les impulsions carrées sont appliquées aux électrovannes 14, 15 par l'intermé- diaire d'un dispositif d'actionnement 29 des électrovannes. La sortie du capteur 20 de dépression est appliquée à un circuit 31 générateur d'un signal de rapport de service fixe par l'intermédiaire d'un inverseur 30, et à l'inter- rupteur analogique 24. La sortie de l'inverseur 30 est également appliquée au circuit PI 25 et à une porte NON-ET 32. La sortie de la porte NON-ET est appliquée à un inter- rupteur analogique 28. La sortie du générateur 21 d'impul- sions d'allumage est appliquée à un circuit redresseur 33 dont la sortie est appliquée à un circuit convertisseur 35 par l'intermédiaire d'un circuit inverseur 34. La sortie du circuit convertisseur 35 est appliquée à la porte NON-ET 32 par l'intermédiaire d'un comparateur 36. La figure 3 est un circuit électrique détaillé du circuit de commande représenté à la figure 2, dans lequel les éléments identiques sont désignés par les mêmes réfé- rences que dans la figure 2. On expliquera ci-dessous le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus. En cours de fonctionnement du moteur sous charae faible. En se référant aux figures 2 et 3, du fait que la dépression régnant dans le conduit d'admission du moteur est élevée dans des conditions de charge faible, l'inter- rupteur 20 à dépression est ouvert pour produire une sortie de niveau haut qui ferme l'interrupteur analogique 24. Une sortie de l'inverseur 30 de niveau bas est appliquée à la porte NON-ET 32 de sorte que la sortie de cette porte passe à un niveau haut qui ferme l'interrupteur analogique 28. Par ailleurs, un amplificateur opérationnel OP1 disposé dans le comparateur 23 compare la sortie du capteur 19 de 02 qui correspond au rapport air-combustible du mélange distribué au moteur, à une tension standard appliquée par une résistance R2* La sortie du comparateur 23 est appli- quée au circuit PI 25 par l'intermédiaire de l'interrupteur analogique 24. Le circuit PI 25 intègre l'entrée provenant du comparateur 23, et envoie le résultat au comparateur 26. Le comparateur 26 compare l'entrée à des impulsions trian- gulaires provenant du générateur 27 d'impulsions triangu- laires afin de produire des impulsions carrées. Les impul- sions carrées ont pour effet de provoquer la conduction et la coupure d'un transistor Tr1 du dispositif d'actionnement 29, de sorte que les électrovannes 14, 15 sont actionnées et que le fonctionnement de la commande par réaction est assuré de manière à amener à la valeur stoechiométrique le rapDort air-combustible du mélange destiné à être distribué. Le fonctionnement de la commande par réaction est assuré dans une zone A de là figure 4. Moteur fonctionnant dans des conditions de charge élevée g grande vitesse. Du fait que le papillon 9 des gaz est largement ou presque complètement ouvert en réponse à une charge élevée, la dépression régnant dans le conduit d'admission - diminue. En conséquence, l'interrupteur 20 constituant le capteur de dépression est fermé pour produire un signal de niveau bas qui empêche le courant de passer dans l'inter- rupteur analogique 24. Une sortie de niveau haut de l'in- verseur 30 est appliquée à la porte NON-ET 32 et aux in- terrupteurs analogiques SW2, SW5, provoquant la fermeture de ces interrupteurs. Par ailleurs, les impulsions d'allumage provenant du générateur 21 sont appliquées à un transistor Tr2 pour provoquer la conduction et la coupure du transistor afin de produire des impulsions tout ou rien. Des impulsions tout ou rien sont mises en forme par le circuit inverseur 34 et transformées en un courant continu par le circuit convertisseur 35. La sortie du circuit convertisseur 35 est appliquée à un comparateur OP8 o elle est comparée à la tension d'entrée inversée divisée par des résistances R25, R26. Lorsque la vitesse du moteur est supérieure à une vitesse prédéterminée, par exemple 2.000 tours/minute, le comparateur OP8 produit une sortie de niveau haut. La sortie de niveau haut est inversée en un niveau bas par un inverseur INV2 et elle est appliquée à la porte NON-ET 32. Du fait que l'une des entrées de la porte NON-ET 32 est à un niveau bas, l'interrupteur analogique 28 est fermé. Du fait que l'interrupteur analogique 24 est ouvert, la fonctionnement par réaction n'est pas assuré. Du fait que l'interrupteur analogique SW2 est fermé, le circuit PI 25 cesse d'agir en tant qu'intégrateur et agit comme un amplificateur recevant une entrée fixe en provenance du circuit 31 générateur d'un signal de rapport de service fixe. Ainsi le train d'impulsions carrées produit par le comparateur 26 présente un rapport de service fixe et un mélange riche air-combustible est distribué au moteur afin d'améliorer la capacité ou la facilité de conduite sous charge élevée. Le fonctionnement est assuré dans la région B de la figure 4. Moteur fonctionnant dans des conditions de charge élevée à une vitesse inférieure à une vitesse prédéterminée. Lorsque la vitesse du moteur est inférieure à une vitesse prédéterminée (2.000 t/mn), la sortie du compara- teur 36 est à un niveau haut. Du fait que la dépression régnant dans le conduit d'admission est faible, l'interrup- teur 20 est fermé. Ainsi une tension de niveau haut est appliquée à la porte NON-ET 32 de sorte que la sortie de la porte NON-ET passe à un niveau bas. En conséquence, l'interrupteur analogique 28 est ouvert et les électrovan- nes 14, 15 ne sont pas actionnées. Le carburateur 1 distri- bue ainsi au moteur un mélange riche d'air et de combusti- ble afin d'améliorer la facilité de conduite de celui-ci. Un tel fonctionnement est assuré dans une zone C du dia- gramme de la figure 4.' Il ressort de ce qui précède que dans des condi- tions de charge élevée, le dispositif de commande par réaction cesse de fonctionner en tant que dispositif de commande par réaction, et produit un signal de commande d'une valeur prédéterminée pour fournir un rapport fixé air-combustible. Lorsque le moteur est actionné dans des conditions de charge élevée à faible vitesse du moteur, le mélange d'air et de combustible est enrichi pour accro - tre la facilité de conduite du moteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du rapport air-combus- tible pour un véhicule actionné par un moteur à combustion interne comprenant un conduit d'admission, un carburateur, une électrovanne pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué au carburateur, un capteur (19) de 02 pour détecter la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement et un circuit (22) de commande par réaction sensible à la sortie dudit capteur de 2 afin de produire un signal de sortie de commande pour actionner ladite élec- trovanne et corriger le rapport air-combustible, caracté- risé en ce qu'il comprend un premier dispositif (20) pour détecter le fonctionnement du moteur et pour produire un signal de sortie lorsque la charge sur le moteur excède une valeur prédéterminée, un second dispositif (21) pour détecter la vitesse du moteur et pour produire un signal lorsque cette vitesse est inférieure à une valeur prédé- terminée, un circuit d'application de tension pour appli- quer une tension prédéterminée à l'entrée dudit circuit (22) de commande par réaction, un premier interrupteur (24) sensible au signal de sortie dudit premier dispositif (20) afin de relier la sortie du circuit d'application de tension à l'entrée du circuit (22) de commande par réaction et pour rendre ledit circuit de commande inactif en tant que dispositif de commande par réaction, et un second inter- rupteur (28) sensible au signal de sortie dudit second dis- positif (21) afin de modifier la position de l'électrovanne (14, 15) pour l'amener dans une position de distribution d'un mélange riche air-combustible. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit premier dispositif (20) est un capteur de dépression qui réagit à la dépression régnant dans le conduit d'admission. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le second interrupteur (28) agit pour arrêter le fonctionnement de lélectrovanne (14, 15) afin d'enrichir le mélange air-combustible.