Brevet FR2487006A1 — publié le 19820122

La présente invention est relative à un dispositif de commande du rapport air-combustible pour un système de commande des émissions d'un moteur à combustion interne comportant un convertisseur catalytique à trois voies, et elle concerne plus particulièrement un dispositif destiné à être monté sur un véhicule pour commander le rapport air-combustible jusqu'à la valeur stoechiométrique afin que le catalyseur à trois voies puisse agir efficacement. Le dispositif de commande comprend un système de commande par réaction dans lequel il est prévu un capteur de 02 monté dans le conduit d'échappement du moteur à combustion interne. Le capteur de 02 est adapté pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement afin d'engendrer un signal de sortie électrique qui est fonction de la teneur en oxygène, en tant que valeur représentative du rapport air-combustible du mélange qui est distribué aux cylindres du moteur par le carburateur de celui-ci. Un circuit électronique de commande évalue si la sortie du capteur de 2 est supérieure ou inférieure à une valeur de référence qui correspond au rapport stoechiométrique air-combustible, pour produire un signal de sortie. Le signal de sortie est converti en un train d'impulsions d'excitation par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsions et d'un circuit d'excitation, et est appliqué à un dispositif d'actionnement du carburateur. Ainsi le rapport du mélange air-combustible est commandé jusqu'à la valeur stoechiométrique. Lorsque le capteur de 2 ne détecte pas la teneur en oxygène ou lorsque le circuit de commande par' réaction fonctionne de façon défectueuse, le rapport air- combustible du mélange passe du côté riche ou du côté pauvre par rapport à la valeur stoechiométrique. Pour éviter un tel rapport air-combustible erroné, il est prévu un circuit de commande classique agencé de façon que -2- lorsque le rapport extrêmement riche ou le rapport extrêmement pauvre continue pendant une période prédéterminée, le fonctionnement par réaction du circuit soit coupé et produise un signal de- sortie constant fournissant un rapport air-combustible intermédiaire. Une telle fonction de commande est cependant également effectuée lorsqu'un rapport aircombustible est provoqué par un défaut de fonctionnement du carbu- rateur ou en cas de conduite d'un véhicule en altitude. Si le circuit de commande engendre le signal pour obtenir un rapport aircombustible moyen dans de telles conditions, le rapport air-combustible réel du mélange dévie vers une valeur extrêmement riche ou extrêmement pauvre, ce qui a pour résultat un fonctionnement défectueux ou un arrêt du moteur. Le but de l'invention est de réduire les inconvénients précités des dispositifs de commande classiques. L'invention a pour objet un dispositif de commande du rapport air-combustible pour moteur à combustion interne, du type comprenant un conduit d'admission, un conduit d'échappement, un capteur pour détecter la concentration d'un constituant dans les gaz d'échappement qui traversent le conduit d'échappement, une valve électromagnétique pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué par un dispositif d'alimentation en mélange, un dispositif de commande par réaction comprenant un circuit d'évaluation pour évaluer un signal de sortie du capteur et un circuit d'excitation pour produIre une sortie d'excitation afin d'exciter la valve électro- magnétique en fonction d'un signal de sortie du circuit d'évaluation, des moyens pour commander le rapport air-combustible jusqu'à une valeur qui est approximativement le rapport stoechio- métrique, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de détection pour détecter la déviation du -3- signal de sortie du capteur vers le côté riche ou le côté pauvre en fonction du signal de sortie, un circuit de portes sensibles aux signaux captés du circuit de détection pour produire des signaux de commande de portes, des circuits de commutation sensibles aux signaux de commande des portes et une source de tension d'alimentation fixe, les circuits de portes et de commutation étant tels que lorsqu'un rapport extrême du mélange air-combustible est détecté par le circuit de détection, les circuits de commutation agissent pour appliquer la sortie du capteur au circuit d'évaluation afin d'effectuer la commande par réaction, et que lorsqu'un rapport aircombustible moyen est détecté, les circuits de commutation soient également reliés entre le capteur et le circuit d'évalua- tion indépendamment du niveau du rapport air-combustible détecté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 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 Fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif de commande du rapport air-combustible suivant l'invention; la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un circuit de commande classique; là Fig. 3 est un diagramme montrant une forme d'impulsions de sortie d'un capteur de 2; la Fig. 4 est un diagramme montrant la quantité d'air de correction obtenue par le circuit de commande classique; la Fig. 5 montre un circuit à retard;- la Fig. 6 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation de l'invention; la Fig. 7 est un diagramme montrant la quantité d'air de correction admise par l'intermédiaire du circuit de commande suivant l'invention; -4 - la Fig. 8 est une table de vérité du circuit de commande suivant l'invention. En se référant à la Fig. 1, la référence 1 désigne un carburateur prévu pour être monté sur un moteur à combustion interne 2. Le carburateur comprend une chambre 3 de flotteur, un venturi 4, un gicleur 5 communiquant avec la chambre de flotteur 3 par l'intermé- diaire d'un conduit principal 6 de combustible, un orifice de ralenti 10 qui débouche au voisinage du papillon 9 des gaz et communique avec la chambre 3 du flotteur par l'intermédiaire d'un conduit 11 de ralenti. Des conduits 8 et 13 de correction d'aspiration sont reliés en parallèle à une prise d'air principale 7 et à une prise d'air 12 de ralenti respectivement. Des valves électro-magnétiques du type tout-ou-rien 14 et 15 sont prévues pour les conduits 8 -et 13 d'air de correction. L'orifice d'entrée de charue valve élect cosnétique- cmm=ique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 16. Un capteur 02 19 est prévu dans un tuyau d'échappement 17, en amont d'un convertisseur catalytique 18 à trois voies pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Le capteur 19 de 02 est relié à un circuit de commande électronique 20 pour actionner les valves électro-magnétiques tout-ourien 14 et 15 afin de commander le rapport air-combustible jusqu'a une valeur approximativement égale à celle du rapport stoechiométrique. En se référant à la Fig. 2 qui montre un circuit classique de commande 20, la sortie du capteur 19 de 2 est reliée à un circuit 21 de maintien de valeur maximale, à un circuit 22 de maintien de valeur minimale et à un circuit 23 de commutation. Les sorties des circuits 21, 22 sont reliées à un comparateur 24 dont la sortie est reliée à un inverseur 26 et à une porte du circuit 23 de commutation par l'intermédiaire d'un circuit 25 à retard. La sortie de l'inverseur 26 -5- est reliée à une porte d'un circuit 27 de commutation. Les sorties des circuits 23 et 27 sont appliquées à un circuit d'évaluation et d'excitation 28 comprenant un circuit intégrateur pour produire une sortie de commande qui est appliquée aux valves électro- magnétiques 14 et 15 pour commander le rapport air- combustible. La Fig. 3 montre un exemple d'une forme d'impulsion de sortie du capteur 19 de 02 Le capteur 19 produit une sortie de haut niveau lorsqu'il détecte des gaz d'échappement riches et une sortie de niveau bas lorsque les gaz d'échappement sont pauvres. La valeur maximale VH et la valeur minimale VL dans un cycle de variation de la sortie sont mises en mémoire dans le circuit 21 de retenue de valeur maximale et dans le circuit 22 de retenue de valeur minimale res- pectivement. Le comparateur 24 compare la différence entre les sorties des circuits 21 et 22 (VH-VL) à une valeur prédéterminée VO de référence. Lorsque la différence est supérieure au niveau de référence VO, un signal de haut niveau est appliqué au circuit tempo- risateur 25, et lorsque la différence est inférieure, un signal de niveau bas est appliqué au circuit 25. Le circuit 25 comprend des amplificateurs opérationnels 40, 41, des diodes 42, 43, des résistances 44, 45 et un condensateur 46. Le circuit temporisateur produit un signal de hautniveau immédiatement après avoir reçu l'entrée de haut niveau, de telle sorte que le circuit de commutation 23 est actionné pour fermer le circuit et actionner les circuits d'évaluation et d'excitation 28. Cependant lorsque l'entrée de niveau bas est reçue, le circuit 25 continue d'engendrer le signal de haut niveau pendant une période prédéter- minée, tandis qu'après il engendre un signal de niveau bas. En conséquence lorsque la présence de gaz d'échappement pauvres est détectée par le capteur 19, -6- le circuit 23 de commutation est coupé après la période de temps prédéterminée et le circuit de commutation 27 est fermé. Une tension fixe prédéterminée VF est ainsi appliquée au circuit d'évaluation et d'exci- tation 28 de sorte que les valves électro-magnétiques 14 et 15 du type tout-ou-rien sont actionnées suivant un rapport cyclique prédéterminé. La Fig. 4 montre la quantité d'air de correction. La quantité d'air de correction diminue depuis la valeur maximale jusqu'à la valeur fixe en fonction de la tension VF, avec un retard T. Si la diminution de la quantité d'air de correction est assurée dans les conditions dans lesquelles un mélange air-combustible riche est fourni à la suite d'un défaut de fonctionnement du carburateur, un mélange air-combustible ayant un rapport extrêmement riche est distribué au moteur, ce qui a pour résultat un arrêt de celui-ci. La présente invention fournit un dispositif qui supprime ces inconvénients. En se référant à la Fig. 6, la sortie A du capteur 19 de 02 est appliquée au circuit 21 de retenue de la valeur maximale, au circuit 22 de retenue de la valeur minimale et au circuit 23 de commutation ainsi qu'à un comparateur 30. La sortie du comparateur 34 est reliée à un inverseur 31 et à une porte OU 33. Les sorties du comparateur 30 et de l'inverseur 31 sont reliées à une porte ET 32. La sortie de la porte ET 32 est reliée à une porte OU 33 dont la sortie est à son tour reliée au circuit temporisateur 25. Lorsque la sortie A du capteur 19 est supé- rieure à une valeur de référence VG du comparateur 30, un signal de haut niveau est appliqué à la porte ET 32. Lorsque (VH-VL) > VO la sortie du comparateur 24 se trouve à un niveau haut et est appliquée à la porte OU 33. - 7 - En conséquence, la sortie de la porte OU 33 est à un niveau haut indépendamment de la sortie E de la porte ET 32. La sortie F de niveau haut est appliquée au circuit de commutation 23 par l'intermédiaire du circuit 25 pour fermer le circuit de commutation 23. Ainsi la commande par réaction est assurée en fonction de la sortie A du capteur 19 de 02. Lorsque (VH-VL)4eV0 et A>VG, la sortie B du comparateur 30 est à un niveau haut et la sortie D de l'inverseur 31 est à un niveau--haut, de sorte que la sortie E de la porte ET atteint un niveau haut. Par conséquent la sortie F de la porte OU 33 est maintenue à un niveau haut, bien que le niveau de la sortie C du comparateur 24 soit bas. Ainsi la commande par réaction est maintenue et la quantité d'air de correction varie dans une zone riche R avec une faible amplitude au voisinage de la ligne M de maximum représentée à la Fig. 7. Lorsque A4VG, la sortie B du comparateur 30 passe à un niveau haut. Ainsi la sortie E de la porte ET. 32 passe à un niveau bas indépendamment du niveau du signal D. En conséquence lorsque (VH-VL) VO, un signal de niveau haut est appliqué au circuit 23,de commutation par l'intermédiaire du circuit 25 pour assurer le fonctionnement de la commande par réaction. Lorsque (VH-VL) fixe F d'air soit fournie comme représenté à la Fig. 7. On remarquera que le dispositif de commande- suivant l'invention peut être réalisé également de façon à commander un rapport du mélange air-combustible extrêmement pauvre. -8- REVENDICATIONS - 1. Dispositif de commande du rapport air- combustible pour moteur à combustion interne du type comportant un conduit d'admission, un conduit d'échap- pement, un capteur pour détecter la concentration d'un constituant des gaz d'échappement traversant ledit conduit d'échappement, une valve électromagnétique pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué par un dispositif d'alimentation, un dispositif de commande par réaction comprenant un circuit d'évaluation pour évaluer un signal de sortie dudit capteur et un circuit d'excitation pour produire une impulsion d'excitation pour exciter lesdites valves électro-magnétiques en fonction d'un signal de sortie dudit circuit d'évaluation, des moyens pour commander le rapport air-combustible jusqu'à une valeur voisine du rapport stoechiométrique, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de détection pour détecter la déviation du signal de sortie du capteur (19) du côté riche ou du côté pauvre, et pour produire des signaux détectés en fonction dudit signal de sortie, un circuit de porte (32,33) sensible auxdits signaux détectés provenant du circuit de détection pour produire des signaux de commande de porte, des circuits de commutation (23,27) sensibles auxdits signaux de commande de porte, et une source de tension d'alimen- tation fixe, le circuit de porte et les circuits de commutation étant tels que lorsqu'un rapport air-combustible extrême est détecté par le circuit de détection, lesdits circuits de commutatbn (23,27) agissent pour relier la sortie du capteur (19) au circuit d'évaluation (28) afin d'effectuer la commande par réaction, et que lorsqu'un rapport air- combustible moyen est détecté, lesdits circuits de commutation soient également reliés entre le capteur (19) et le circuit d'évaluation (28) indépendamment du niveau du rapport air-combustible détecté. -9- 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de détection comprend un circuit (21) de retenue de valeur maximale, un circuit (22) de retenue de valeur minimale, un comparateur (24) pour comparer les sorties desdits circuits de retenue afin de produire un signal de sortie, et un comparateur (30) pour comparer la sortie dudit capteur (19) à ladite valeur prédéterminée.