Brevet FR2487007A1 — publié le 19820122

La présente invention est relative à un disposi- tif de commande du rapport air-combustible pour le système de commande d'émission d'un moteur à combustion interne comportant un convertisseur catalytique à trois voies, et elle concerne plus particulièrement un dispositif pour un moteur de véhicule automobile destiné à améliorer l'effet de commande d'émission et la régularité de fonctionnement du moteur de véhicule lorsque le moteur est froid. Lorsque le moteur est froid, l'évaporation 1O du combustible distribué par le carburateur au moteur dimi- nue. Ceci est particulièrement remarquable lors de l'accé- lération du moteur, du fait que la dépression à l'admission du moteur est faible lorsque celui-ci fonctionne en accé- lération avec le papillon des gaz largement ouvert. Il en résulte que le combustible tend à adhérer à la paroi du con- duit d'admission du moteur. En conséquence, le rapport air- combustible du mélange admis dans le moteur augmente (mé- lange pauvre), ce qui provoque un fonctionnement irrégulier du moteur et diminue la facilité de conduite du véhicule. De plus, si le papillon des gaz est fermé immédiatement après une telle accélération, le combustible collé sur la paroi du conduit d'admission est en grande partie-é évaporé par la dépression élevée régnant dans le conduit d'admission. Ainsi le mélange est excessivement enrichi par le combustible éva- poré ce qui a pour résultat une augmentation de la quantité des constituants nuisibles présents dans les gaz d'échappe- ment. Dans un dispositif classique de commande du rap- port air-combustible, lorsque la température de l'eau de refroidissement du moteur est inférieure à une valeur pré- déterminée, le rapport air-combustible du mélange est com- mandé pour atteindre un rapport inférieur au rapport stoé- chiométrique, c'est-à-dire pour obtenir un mélange riche. Il est cependant difficile pour le dispositif de commande d'améliorer l'agrément de conduite du véhicule sans aug- menter la quantité des constituants non brûlés dans les gaz d'échappement. Le but de l'invention est de fournir un dispo- sitif de commande du rapport air-combustible qui puisse commander ce rapport pour satisfaire à la fois à l'amélio- ration de l'agrément de conduite et à la diminution des constituants non brûlés présents dans les gaz d'échappement lors du fonctionnement du moteur à froid. A cette fin, suivant l'invention, le fonctionnement de commande du rap- port air-combustible dépend du degré d'ouverture du papil- lon des gaz lors du fonctionnement du moteur à froid. L'invention a pour objet un dispositif pour commander le rapport aircombustible pour le carburateur d'un moteur à combustion interne comportant un conduit d'admission, un papillon des gaz, un conduit d'échappement, un premier capteur pour détecter la concentration d'un cons- tituant dans les gaz d'échappement traversant ledit conduit d'échappement, et fournissant un signal de sortie qui est fonction de cette concentration, un dispositif d'alimenta- tion en mélange air-combustible, et une valve électro-magné- tique du type tout ou rien pour corriger le rapport air- combustible du mélange distribué par le dispositif d'alimen- tation, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens de commande électroniques comportant un circuit d'évaluation pour évaluer le signal de sortie dudit premier capteur par rapport à une valeur de référence qui correspond à une valeur stoechiométrique du rapport air-com- bustible et pour produire un premier signal de sortie en fonction de la différence, et un circuit d'excitation pour produire une sortie d'excitation de ladite valve électro- magnétique en fonction dudit circuit d'évaluation afin de commander le rapport air-combustible jusqu'à une valeur qui soit approximativement égale au rapport stoechiométrique, un second capteur pour détecter l'accélération du moteur et pour produire un signal de sortie dépendant de cette accélération, un troisième capteur pour détecter le fonc- tionnement du moteur à froid et pour produire un signal de sortie dépendant de la température du moteur, et un cir- cuit de correction adapté pour être actionné par ledit si- gnal de sortie du troisième capteur afin de rendre le cir- cuit d'évaluation insensible au signal de sortie dudit pre- mier capteur et pour relier ledit second capteur au circuit d'excitation par l'intermédiaire dudit circuit d'évaluation. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- 1O 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 Fig.l 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 électronique suivant l'invention; - la Fig.3 montre de façon détaillée une partie du circuit électronique de commande de la Fig.2; - la Fig.4 montre des formes d'ondes dans diffé- rentes parties du circuit représenté à la Fig.2. En se référant à la Fig.l la référence 1 désigne un carburateur disposé de façon à communiquer avec un mo- teur à combustion interne 2. Le carburateur comprend une chambre de flotteur 3, un venturi. 4, un gicleur 5 communi- quant avec la chambre 3 de flotteur par l'intermédiaire d'un conduit principal 6 de combustible, et un gicleur de ralenti 10 qui débouche au voisinage d'un papillon des gaz 9 et communique avec la chambre de flotteur 3 par l'in- termédiaire d'un conduit 11 de ralenti pour le combustible. Des conduits 8 et 13 de correction d'air sont reliés res- pectivement en parallèle à un orifice de correction d'aspi- ration 7 et à un orifice de correction d'air 12 de ralenti. Des valves électro-magnétiques tout ou rien 14 et 15 sont prévues dans les conduits de correction d'air 8 et 13.-Un orifice d'entrée à chacune desdites valves électro-magné- tiques communique avec l'atmosphère par l1intermédiaire d'un filtre à air 16. Un dapteur 19 de 2 est prévu sur une tubulure d'échappement 17 en amont d'un convertisseur catalytique 18 à trois voies pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Un capteur 20 d'accéléra- tion est prévu pour détecter le degré d'ouverture du pa- pillon des gaz 9. En outre un capteur 21 de la températu- re de l'eau de refroidissement est prévu sur la chemise de l'eau de refroidissement pour détecter la température de cette eau. Les sorties du capteur 19 de 02' du capteur d'accélération et du capteur 21 de température de l'eau de refroidissement sont reliés à un circuit électronique de commande 22 pour actionner les valves électro-magnéti- ques 14 et 15 afin de commander le rapport air-combustible du mélange jusqu'à une valeur appropriée comme on va le décrire dans la suite. En se référant à la Fig.2 la sortie du capteur 19 de 02 est appliqué à un circuit intégrateur 25 par l'inter- médiaire d'un circuit 23 de mise en forme et d'un circuit 24 d'évaluation. Le circuit 24 d'évaluation comprend un comparateur pour comparer l'entrée avec une valeur de réfé- rence afin de produire une sortie pour le circuit intégra- teur 25. Les sorties du capteur 20 et du capteur 21 sont reliées à un circuit correcteur 26 qui à son tour est relié au circuit intégrateur 25. Le circuit intégrateur 25 est relié à un comparateur 27 qui est adapté pour produire des impulsions carrées en comparant l'entrée avec un train d'impulsions triangulaires provenant d'un circuit 28 géné- rateur d'impulsions triangulaires. Les impulsions carrées sont appliquées à un excitateur 29 pour exciter les valves électro-magnétiques 14 et 15. En se référant à la Fig.3 le circuit intégrateur comprend un amplificateur opérationnel 30,-dont l'entrée inverseuse est reliée au circuit évaluateur 24 et dont la sortie est reliée au comparateur 27. A l'entrée non inver- seuse de l'amplificateur opérationnel 30 est appliquée une tension divisée par des références R et R2. Des condensa- teurs C1 et C2 sont reliés en série entre l'entrée non inverseuse et la sortie. Le circuit correcteur 26 comprend un bobinage de relais 31, des contacts de relais 32 et 33 et une résistance R3. Le contact de relais 32 et la résistance R3 sont reliés en série entre l'entrée non in- verseuse et la sortie de l'amplificateur 30. Le contact de relais 33 est relié entre l'entrée non inverseuse et une résistance variable R5 qui constitue avec une résis- tance R4 le capteur 20 d'accélération. Le curseur de la résistance variable R5 est relié à l'axe du papillon des gaz. Le bobinage de relais 31 est relié au contact du cap- teur 21 de la température de l'eau de refroidissement, qui est adapté pour être ouvert lorsque la température de cette eau s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée. Lorsque la température de l'eau de refroidissement est supérieure à une valeur prédéterminée, le contact du capteur 21 est ouvert. En conséquence les contacts 32 et 33 sont ouverts. La concentration en oxygène des gaz d'échap- pement est détectée par le capteur 19 et est représentée sous la forme d'une tension de sortie qui est appliquée au circuit d'évaluation 24. Le circuit 24 évalue si la tension d'entrée est supérieure ou inférieure à la valeur de réfé- rence afin de produire un signal de:richesse ou de pauvreté du mélange. -Le signal est intégré dans le circuit intégra- teur 25. Le comparateur 27 compare la sortie du circuit 25 à des impulsions triangulaires appliquées par un circuit 28 générateur d'impulsions triangulaires pour produire des im- pulsions carrées. Les impulsions carrées sont appliquées aux valves électro-magnétiques 14 et 15 tout ou rien par l'intermédiaire de l'excitateur 29 de sorte que les valves sont excitées suivant le rapport cyclique des impulsions carrées. Ainsi le rapport air-combustible du mélange est commandé jusqu'à la valeur stoechiométrique. Si la température de l'eau de refroidissement est inférieure à la valeur prédéterminée, le contact du capteur 21 est fermé. Les contacts de relais 32 et 33 sont fermés de sorte que l'amplificateur opérationnel agit - comme un amplificateur normal et que la tension est appli- quée par la résistance variable R5 à l'entrée non inver- seuse de l'amplificateur opérationnel 30. La tension pro- duite par la résistance variable R5, c'est-à-dire la ten- sion de sortie du capteur 20 est basse dans les conditions de fermeture du papillon des gaz et la tension diminue lorsqu'augmente le degré d'ouverture de ce papillon. Les graphiques A et B de la Fig.4 montrent la variation du degré d'ouverture du papillon des gaz et la variation de la tension de sortie du capteur 20. L'amplificateur opé- rationnel 30 amplifie la tension provenant du capteur d'ac- célération. Le comparateur 27 compare la sortie de l'ampli- ficateur 30 avec les impulsions triangulaires provenant du circuit générateur 28. Les graphiques C et D de la Fig.4 montrent la comparaison de la tension de sortie et des im- pulsions triangulaires ainsi que des impulsions carrées produites. Comme représenté sur les graphiques A et D, le rapport cyclique des impulsions carrées diminue lorsqu'aug.- mente l'ouverture du papillon des gaz. En conséquence, lors- que la pédale d'accélération est enfoncée pour accélérer, un mélange riche d'air et de combustible est admis dans le moteur. Au ralenti le degré d'ouverture du papillon des gaz est faible et un mélange pauvre d'air et de combus- tible est distribué au moteur. Par conséquent, la quantité des constituants nuisibles dans les gaz d'échappement n'aug- mente pas. Bien que dans le dispositif représenté la charge du moteur soit détectée par le capteur de l'accélération, on peut utiliser un autre capteur tel qu'un capteur de dépression pour détecter la valeur de la dépression ré- gnant dans le conduit d'admission. Suivant l'invention,du fait que le rapport air- combustible du mélange est commandé en fonction du fonc- tionnement du moteur lorsque celui-ci est froid, la régula- rité de fonctionnement du moteur et la réduction de la quan- tité des composants nuisibles dans les gaz d'échappement peuvent être améliorées. - REVENDICATION- 1.- Dispositif pour commander le rapport air- combustible d'un carburateur pour moteur à combustion interne comportant un conduit d'admission, un papillon des gaz, un conduit d'échappement, un premier capteur pour détecter la concentration d'un constituant des gaz d'échappement traversant ledit conduit d'échappement et pour fournir un signal de sortie qui est fonction de cette concentration, un dispositif d'alimentation en mé- lange air-combustible, et une valve électromagnétique du type tout ou rien pour corriger le rapport air-combus- tible du mélange distibué par le dispositif d'alimenta- tion, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un sys- tème de commande électronique comportant un circuit d'éva- luation (24) pour-évaluer le signal de sortie dudit pre- mier capteur (19) par rapport à une valeur de référence qui correspond à une valeur stoechiométrique du rapport air-combustible et pour produire un premier signal de sor- tie qui est fonction de la différence, et un circuit d'ex- citation (29) pour produire une sortie d'excitation en vue d'exciter ladite valve électro-magnétique (14,15) en fonc- tion du premier signal de sortie dudit circuit d'évaluation (24) afin de commander le rapport air-combustible jusqu'à une valeur à peu près égale à la valeur stoéchiométrique, un second capteur (20) pour détecter l'accélération du mo- teur et-pour produire un signal de sortie en fonction de cette accélération, un troisième capteur (21) pour détecter le fonctionnement du moteur à froid et pour produire un signal de sortie en fonction de la température du moteur, et un circuit correcteur (26) adapté pour être actionné par ledit signal de sortie du troisième capteur (21) afin de rendre ledit circuit d'évaluation (24) insensible au signal de sortie dudit premier capteur (19) et pour relier ledit second capteur (20) audit circuit d'excitation (29) par l'intermédiaire dudit circuit d'évaluation (24).