Brevet FR2497282A1 — publié le 19820702

La présente invention est relative à un disposi- tif de commande du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne pour véhicule, qui règle le rapport air-combustible du mélange à une valeur qui est approximativement celle du rapport stoechiométrique pour laquelle un catalyseur à trois voies présente le meilleur rendement, et elle concerne plus particulière- ment un dispositif de commande du rapport air- combustible qui est adapté pour empêcher une électro- vanne de réglage du rapport air-combustible de réson- ner avec la vibration du moteur et avec la pulsation de l'air admis. Dans un dispositif classique de commande du rapport air-combustible, le rapport air-combustible du mélange brûlé dans leskylindresdu moteur est détecté sous la forme de la concentration en oxygène des gaz d'échappement, au moyen d'un capteur de 2 disposé dans le conduit d'échappement du moteur, et un comparateur compare le signal de sortie du capteur de 02 à une valeur de référence et produit une sortie qui indique si le signal est supérieur ou inférieur à la valeur de référence qui correspond au rapport stoechiométrique. Une électrovanne est actionnée en fonction de la sortie afin de régler la quantité d'air devant être ajoutée au mélange pour atteindre le rapport stoechiométrique. La sortie du comparateur est appliquée à un, circuit intégrateur qui produit une sortie croissante ou décroissante en fonction deA'intégration de l'entrée. La sortie du circuit intégrateur est appliquée à un comparateur dans lequel la sortie est comparée à un train d'impulsions triangulaires qui est appliqué par un générateur d'impulsions triangulaires afin de produire des impulsions carrées. Le rapport cyclique des impul- sions carrées varie en fonction de la sortie du circuit intégrateur. Les impulsions carrées sont appliquées à une électrovanne du type tout ou rien. L'électrovanne est ainsi ouverte et fermée suivant les rapports cycliques en fonction des impulsions carrées appliquées afin de régler la quantité d'air devant être distribuée au carburateur du moteur pour fournir le mélange air- combustible au rapport stoechiométrique. L'électrovanne est actionnée à la fréquence des impulsions carrées qui correspond à la fréquence des impulsions triangulaires. Il est avantageux, pour améliorer la résonance du dispositif de commande et du rapport aircombustible d'actionner l'électrovanne à une fréquence élevée. Cependant, du fait que la haute fréquence d'actionnement de l'électrovanne raccourcit la durée de vie de la vanne, celle-ci est actionnée dans la pratique à une fréquence constante relativement basse. Par ailleurs il existe nécessairement une condition de fonctionnement dans laquelle la vibration du corps de l'électrovanne provoquéepar son propre fonctionnement coïncide avec la vibration provoquée par le bloc-moteur et/ou avec la vibration provoquée par la pulsation de l'air admis, qui se produit en réponse à la vibration de l'électrovanne. Lorsque l'électrovanne résonne, le rapport air-combustible varie dans une mesure importante, ce qui provoque une diminution de la facilité de conduite du véhicule. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande du rapport air-combustible dans lequel l'électrovanne est actionnée avec une fréquence qui varie avec la vitesse du moteur, de sorte que la résonance de l'électrovanne puisse être empêchée. L'invention a pour objet à cet effet un dispositif de commande et du rapport air-combustible pour un moteur à combustion interne comportant un dispositif d'allumage, un conduit d'admission, un carburateur, une électrovanne du type tout ou rien pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué au carbura- teur, un capteur de 02 pour détecter la concentration en oxygène des gaz d'échappement, et un circuit de commande par réaction sensible à la sortie dudit capteur pour produire des impulsions pour actionner ladite électrovanne afin de corriger le rapport du mélange air- combustible, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit détecteur de la vitesse du moteur pour produire un signal de sortie qui varie avec la vitesse du moteur et un circuit pour modifier la fréquence en réponse audit signal de sortie du circuit détecteur de la vitesse du moteur afin de modifier la fréquence desdites impulsions pour l'actionnement de ladite électrovanne. 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'exemple et dans lesquels: - la Fig. 1 est un aschéma d'un mode de réalisa- tion d'un dispositif de commande du rapport air-combustible suivant l'invention; - la Fig. 2 est un schéma synoptique du dis- positif de commande suivant l'invention; - la Fig. 3 est un schéma de circuit d'un mode de réalisation de l'invention; - la Fig. 4 est un schéma de circuit d'un autre mode de réalisation de l'invention. En se référant à la Fig. 1 qui montre schématique- ment un-mode de réalisation du dispositif suivant l'inven- tion de commande du rapport air-combustible, la référence 1 désigne un carburateur monté en amont d'un moteur 2. Le carburateur 1 comprend une chambre à flotteur 3, un gicleur principal 5 d'un venturi 4, et un conduit 8 d'air de correction qui communique avec une prise d'air 7 qui est prévuedans un conduit principal 6 de com- bustible entre la chambre à flotteur 3 et les gicleurs 5. Un autre conduit 13 d'air de correction communique avec un autre prise d'air 12 qui est prévuedans un conduit 11 de combustible de ralenti qui diverge du conduit principal 6 et s'étend 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 et 15 respectivement dont les côtés d'entrée communiquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 16. Il est en outre prévu dans un conduit d'échappement 17 en aval du moteur un convertisseur catalytique à trois voies, et un capteur 19 de 02 est prévu entre le moteur 2 et le con- vertisseur 18 afin de détecter la concentration en oxygène de gaz d'échappement comme une indication du rapport air-combustible diu mélange brûlé dans les cylindres du moteur. Le circuit 21 de commande reçoit une sortie du capteur 19 de 02 pour actionner les électrovannes 14 et 15 pour ouvrir et fermer celles-ci suivant un certain rapport cyclique en fonction du signal de sortie. La rapport air-combustible est appauvri en alimentant le carburateur en air de correction avec un débit important et le rapport est enrichi en diminuant la distribution d'air de correction. Un circuit 22 - générateur d'impulsion d'allumage est relié à un circuit 20 détecteur de la vitesse du moteur qui agit pour lier la vitesse du moteur à un signal électrique. La sortie du circuit est également relié au circuit de commande 21. En se référant à la Fig. 2 qui est un schéma synoptique du dispositif de commande suivant l'invention, la sortie du capteur 19 est appliquée à un circuit intégrateur 24 par l'intermédiaire d'un comparateur 23. La sortie du circuit intégrateur 24 est appliquée à un comparateur 25, et un signal constitué par une impulsion triangulairesprovenant d'un générateur 26 d'impulsions triangulaire est appliqué au comparateur 25 pour produire des impulsions carrées. Un circuit 27 d'action- nement reçoit les impulsions carrées provenant du comparateur 25 pour actionner les électrovannes 14 et 15. Par ailleurs la sortie du circuit 20 détecteur de la vitesse du moteur est reliée à un circuit 28 qui modifie la fréquence aui est à son tour relié au générateur 26 d'impulsionstriangulaire S. En fonctionnement le signal de sortie du capteur 19 est appliqué au comparateur 23 dans lequel le signal de sortie du capteur 19 est comparé à un signal de référence qui est déterminé par une résistance variable R2 de façon à correspondre au rapport stoechio- métrique du mélange air-combustible afin d'évaluer le rapport du mélange. La sortie du comparateur 23 est appliquée au circuit intégrateur 24 qui produit une sortie proportionnelle et intégrée. La sortie est comparée au train d'impulsions trianculaires provenant du générateur 26 dans le comparateur 25 afin de pro- duire des impulsions carréesaont le rapport cyclique varie avec la sortie proportionnelle et intégrée du circuit 24. La fréquence des impulsions carrées est déterminée par la fréquence du train d'impulsions triangulaires. Les impulsions carrées sont appliquées aux électrovannes 14, 15 par l'intermédiaire d'un circuit d'actionnement 27. Les électrovannes 14, 15 sont actionnées suivant les rapports cycliques des impulsions carrées. La rapport air-combustible du mélange est ainsi réglé à la valeur stoechiométrique. Par ailleurs le circuit 22 générateur d'impulsions d'allumage produit des impulsions qui varient en proportion de la vitesse du moteur. Des impulsions sont appliquées au circuit 20 qui comprend un multivibrateur monostable qui produit une sortie qui est proportionnelle à la vitesse du moteur. Le circuit 20 comprend une porte NON-OU, un inverseur INV et un condensateur C3 qui forment un multivibrateur monostable, et il comprend en outre un circuit intégra- teur constitué par une résistance R 15 et un condensateur C4. Le circuit 20 produit ainsi une sortie dont la tension varie en proportion de la vitesse du moteur. La sortie est appliquée à la grille d'un transistor à effet de champ FET du circuit 28 pour modifier la fréquence, de sorte que le courant passant entre la plaque et la source varie avec la tension de sortie. Dans le circuit 26 générateur d'impulsionS triangulairesle potentiel d'un condensateur C2 est zéro au démarrage du moteur. Du fait que la sortie d'un amplificateur opérationnel OP5 est au niveau haut, un interrupteur analogique SWi est fermé et une tension élevée déterminée par des résistances R et R13 est appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur OP5. La sortie de cet amplificateur est appliquée au conden- sateur C2 par l'intermédiaire d'une résistance R et du transistor à effet de champ FET. Lorsque la tension au condensateur C2 passe au niveau haut, la sortie de l'amplificateur OP5 est inversée à un niveau bas, ouvrant l'interrupteur analogique SW1. Par suite une tension faible est appliquée par-les résistance R 1 à R 13à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel OP'5 et la tension au-condensateur C2 diminue rapidement lorsqu'il se décharge à travers une diode D1. Le fonctionnement décrit ci-dessus se répète de sorte que la tension au condensateur C2 varie en forme d'impulsions triangulaires.. Le circuit 26 produit ainsi un train d'impulsions triangulaires avec une fréquence. La fréquence est déterminée par la capacité du condensateur C2 et le courant passant dans le transistor à effet de champ FET lorsqu'il charge le condensateur C2. Le courant passant dans le transistor- à effet de champ augmente avec l'augmentation de la tension de sortie du circuit 20 détecteur de la vitesse du moteur. La fréquence du train d'impulsio% triangulaires augmente ainsi avec l'augmentation de la vitesse du moteur. La résonance se produit lorsque la vitesse du moteur est égale à un nombre entier qui est un multiple de la fréquence. En conséquence lorsque la fréquence du train d'impulsions triangulaires est de 20H la résonance se produit pour des vitesses du moteur de 1200, 2400 et 3600 t/m. En conséquence si la fréquence du train d'impulsions triangulaires est modifié de manière à ne pas coïncider avec un nombre entier multiple de la vitesse du moteur, la résonance de l'électrovanne peut être empêchée. Dans le dispositif, la fréquence du train d'impulsions triangulaires est modifiéeen modifiant la résistance du transistor à effet de champ FET de manière que la résonance de l'électrovanne ne se produise pas. En se référant à la Fig.4 qui montre un autre mode de réalisation de l'invention,le circuit comporte quatre comparateurs 29, 30, 31 et 32 disposés entre le circuit 20 détecteur de la vitesse du moteur et le circuit 28 modifiant la fréquence. Chaque comparateur 29, 30, 31 et 32 comprend deux amplificateurs opérationnels OP6 et OP, Vdes résistances R16 à R21 et une diode D6. Le comparateur est agencé de manière que sa sortie passe au niveau haut lorsque la tension d'entrée au comparateur excède une tension prédéterminée. Les comparateurs 29 à 32 sont réglés avec une tension d'entrée différente pour effectuer l'inversion dé la sortie. Chacune des tensions déterminées d'entrée est choisie de façon à présenter une valeur qui correspond à une vitesse du moteur qui provoque la résonance de l'électrovanne. Lorsque la sortie du circuit 20 coïncide avec l'une des tensions d'entrée déterminée, le comparateur cor- respondant produit une tension de niveau haut qui est appliquée à un interrupteur analogique SW2 pour fermer ce dernier. La résistance sert ainsi à modifier les variations de fréquence entre la valeur de la résistance R9 et celle la résistance composée des résistances R9 et R22. En consé- quence la fréquence du train d'impulsions triangulaires augmente afin d'empêcher la résonance. Bien que les dispositifs décrits ci-dessus soient formés de dispositifs analogiques, ils peuvent également être formés par un circuit numérique en utilisant des microcalculateurs. Suivant l'invention la résonance de l'électrovanne est empêchée et la variation du rapport air-combustible du mélange peut être diminuée afin d'empêcher une dété- rioration de la souplesse de conduite du véhicule. i R E V E N DI C A T I 0 N S 1. Dispositif de commande du rapport air- combustible pour moteur à combustion interne comprenant un dispositif d'allumage, un conduit d'admission, un carburateur, une électrovanne du type tout ou rien pour corriger le rapport air-combustible du mélange distribué au carburateur, un capteur de 02 pour détecter la concentration en oxygène des gaz d'échappement, et un circuit de commande par réaction sensible à la sortie dudit capteur de 2 pour produire des impulsions pour actionner ladite électrovanne et corriger le rapport air-combustible, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un circuit(20)pour détecter la vitesse du moteur et produire un signal de sortie qui varie avec la vitesse du moteur, un circuit(28)de modification de fréquence qui est sensible audit signal de sortie du circuit(20)détecteur de la vitesse du moteur afin de modifier la fréquence desdites impulsions pour l'entraîne- ment de ladite électrovanne. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande par réaction (21) comprend un circuit intégrateur (24) un circuit (26) générateur d'impulsions triangulaires, un comparateur (25) pour produire des impulsions carrées en comparant la sortie du circuit intégrateur (24) au train d'impulsions triangulaires, ledit circuit (28) pour modifier la fréquence étant agencé de manière à modifier la résistance dans ledit circuit (26) générateur d'impulsions triangulaires pour provoquer la modification de la fréquence.