Brevet FR2510659A1 — publié le 19830204

% 2510659 La présente invention concerne un système d'alimentation en combustible pour moteur à combustion interne. Un carburateur ou un système électronique d'injection de combustible (EFI) permet de contrôler le rapport entre l'air et le combustible alimentant un moteur à combustion interne Dans l'un comme dans l'autre, la quantité d'air est déterminée comme valeur initiale sur une base indépendante ou prioritaire et la quantité de combustible convenant à cette quantité d'air est déterminée en fonction de celle-ci Dans un tel système de priorité d'air (EFC), il n'est pas facile d'obtenir une compatibilité entre une économie de combustible et une concentration d'émission Par exemple, si la quantité d'air est modifiée de manière sensiblement étagée par le conducteur, il se produit une réponse retardée de la part du com- bustible parce que celui-ci a une densité supérieure à celle de l'air En état d'accélération, la différence de pression entre les portions situées en amont et en aval du papillon est très importan- te et il y a un grand débit d'air momentanément Dans un tel cas, une compensation est nécessaire pour maintenir à l'état combustible le mélange d'air et de combustible à l'intérieur d'une chambre de combustion Ainsi, les inventeurs ont déjà mis au point un système d'alimentation en combustible de type à prio rité de combustible (contr 6 le de l'air du moteur), dans lequel les sorties d'éléments de contr 6 le tels qu'un potentiomètre de commande de combustible permettant de détecter l'importance de la pression exercée sur l'accélérateur, un dispositif de détection de débit d'air situé à l'intérieur d'un tuyau d'admission et un potentiomètre relié à un actionneur du papillon, et des signaux électriques provenant d'éléments de compensation servant à détecter la température de l'eau de refroidissement du moteur, la température de la culasse du moteur, la température atmosphérique, la pression atmosphérique, la pression de la ligne d'alimentation en combustible, etc sont introduits dans une unité de commande et comparés par celle-ci à des mémoires programmées à l'avance sur la base des relations fonc- tionnelles entre les paramètres des éléments de contr 6 le et les éléments de compensation, le papillon étant actionné en fonction d'une quantité d'air nécessaire calculée à partir du débit de com- bustible admis afin d'assurer une quantité d'air optimale Dans un tel système à priorité du combustible, on peut obtenir un rap- port air-combustible désiré avec un retard minimal tant à l'augmen- tation qu'à la diminution du débit du combustible, et le rapport air-combustible peut être aisément sélectionné et programmé Notam- ment dans les zones urbaines o les véhicules automobiles sont obligés de répéter fréquemment des accélérations et des décéléra- tions, la consommation globale du combustible est fortement rédui- te et le contrôle d'émission facilité Toutefois, dans un tel système à priorité du combustible, si l'actionneur du papillon ou l'unité de contr 6 le fonctionne mal pour une raison ou une autre, le moteur s'arrête et le véhicule ne peut plus avancer. Un but de la présente invention est de réaliser un système d'alimentation en combustible du type à priorité du combustible, système qui permet d'empêcher l'arrêt du véhicule sur la route même si une unité de contrôle principale est en panne. Un autre but de l'invention est de réaliser As système d'alimentation en combustible qui comporte une unité de contrôle auxiliaire en plus de l'unité de contrôle principale afin d'assu- rer la sécurité du système entier. Un autre but de l'invention est de réaliser un système d'alimentation en combustible apte à assurer la marche minimale du véhicule grace à l'unité de contrôle auxiliaire - Pour atteindre ces buts et d'autres, la présente invention a pour objet un système d'alimentation en combustible comprenant, en plus d'une unité de contrôle principale, une unité de contrôle auxiliaire n'assurant aucune fonction de calcul Lorsque l'unité de contrôle principale tombe en panne, l'unité de contrôle auxi- liaire est mise en circuit qui assure l'injection, par exemple,- avec un rapport air-combu stible constant et proportionnellement à la pression exercée sur l'accélérateur Lorsque l'unité de contra- le principale est en-état normal de fonctionnement, celle-ci assu- re le contrôle de l'air du moteur (EAC) avec un rapport air- combustible variable sur tout l'intervalle de fonctionnement. Lorsqu'un ordinateur assure le contrôle du moteur, une anomalie d'un dispositif mécanique tel qu'un actionneur ou un in- jecteur peut être détectée par le fait que, même si le papillon est ouvert selon un certain angle, la fréquence de rotation du moteur est réduite et une différence de pression entre les portions si- tuées en amont et en aval du papillon à l'instant de son actionne- ment est très différente de la différence de pression attendue Un mauvais fonctionnement de l'ordinateur (unité de contrôle principa- le) peut être en outre détecté grâce au fait que la différence de pression effective est très différente de la différence de pres- sion attendue et un rapport air-combustible optimal n'est pas main- tenu Si l'ordinateur (unité de contrôle principale) fonctionne mal, l'unité de contrôle auxiliaire est immédiatement mise en cir- cuit L'unité de contrôle auxiliaire met en mémoire les relations entre les trois paramètres, à savoir la fréquence de rotation du moteur, l'angle d'ouverture du papillon et la quantité de combus- tible voulue ou bien maintient les relations fonctionnelles entre ces paramètres à l'aide d'un circuit électrique, afin d'assurer un fonctionnement minimal, c'est-à-dire un fonctionnement à faible puissance selon un mode de fonctionnement limité en fonction de la pression exercée sur l'accélérateur Grâce à un tel fonctionnement, le conducteur peut conduire son véhicule à une station de service, à un parking, sans arrêter le moteur. Lors d'une panne de l'unité de contrôle principale, l'uni- té de contrôle auxiliaire est mise en circuit manuellement En va- riante, l'unité de contrôle auxiliaire peut assurer une fonction permettant de vérifier l'état de l'unité de contrôle principale, par exemple en calculant des valeurs de contrôle estimées à partir des valeurs de contrôle actuelles et des valeurs fournies par di- vers détecteurs et en comparant les valeurs de contrôle estimées aux valeurs de contrôle actuelles, pour donner un avertissement ou pour effectuer automatiquement le passage de l'une à l'autre lors- que les valeurs de contrôle estimées sont différentes des valeurs de contrôle actuelles Le système peut comprendre deux injecteurs de combustible, l'un pour l'unité de contrôle principale et l'autre- pour l'unité de contrôle auxiliaire ou un même injecteur de combus- tible peut servir aux deux unités de contrôle. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un système d'ali- mentation en combustible conforme à la présente inven- tio; - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de certai- nes modifications apportées à celui-ci; la figure 4 est une vue latérale d'un-embrayage de papillon; et la figure 5 est une vue en plan de celui-ci. La figure 1 représente un mode de réalisation selon lequel un tuyau d'admission 1 est divisé, à son milieu, en deux-portions comportant respectivement un papillon principal 2 et un papillon auxiliaire 3, un injecteur principal 4 et un injecteur auxiliaire étant disposés, l'un en face de l'autre, en aval des papillons. L'injecteur principal 4 n'est pas nécessairement du type à injec- tion par un seul point En variante, l'injecteur principal 4 peut être du type à injection parpointsmultiplesfixé à l'intérieur d'une tubulure d'admission. Le mouvement de l'accélérateur 6, lorsqu'il est actionné par l'opérateur (conducteur) est transmis par une tringlerie 7 à un potentiomètre de commande de combustible 8, et une tension de sortie correspondante est fournie à une unité de contrôle princi- pale 10 et à une unité de contrôle auxiliaire 11. A l'intérieur du tuyau d'admission 1, un détecteur de la température de l'air admis 12 est disposé en aval -d'un filtre à air 9, et des détecteurs de pression 13 et 14 constituant un dispo- sitif de détection du débit d'air sont disposés en aval et en amont du papillon principal 2 Ce dispositif de détection du débit d'air détecte le débit de l'air par la différence de pression entre les portions situées en amont et en'aval du papillon 2 En variante, le dispositif de détection peut détecter le débit de l'air à partir d'une sortie électrique qui est proportionnelle au débit de l'air admis ou en utilisant des modifications de fréquence basées sur la -2510659 densité de fluide et provoquées par l'allée de tourbillons de Karman, par des ondes supersoniques, etc En plus du détecteur de la température de l'air admis 12, on prévoit en outre, comme élé- ment de compensation, un détecteur de la pression du combustible d'alimentation 15, un détecteur de la température de l'eau de re- froidissement du moteur 16, un détecteur de la fréquence de rota- tion du moteur 17, etc L'unité de contrôle principale 10 reçoit les sorties du potentiomètre de commande de combustible 8, des détecteurs du débit d'air 13 et 14 et d'un potentiomètre ou enco- deur relié à un actionneur du papillon 18, ainsi que des signaux électriques provenant des divers éléments de compensation L'unité de contrôle principale 10 compare les informations aux contenus de mémoires préprogrammés et commande l'actionneur 18, par exemple, un servomoteur à courant continu ou un moteur pas-à-pas, en fonc- tion de la quantité d'air nécessaire calculée à partir du débit de combustible admis pour que le papillon 2 assure une quantité d'air optimale Dans ce cas, le papillon auxiliaire 3 peut être relié par l'intermédiaire d'une tige 19 à l'accélérateur 6 pour être en- traîné par celle-ci, ou bien on peut disposer entre le papillon auxiliaire 3 et l'accélérateur 6 un dispositif d'accouplement 20, tel qu'un embrayage, qui est actionné lorsque l'unité de contrôle auxiliaire 11 entre en action. Dans le système représenté sur la figure 1, lorsque l'uni- té de contrôle principale 10 fonctionne normalement, un mélange optimal d'air et de combustible est fourni au moteur, le rapport air-combustible étant variable en fonction de l'état de fonction- nement du moteur Si l'actionneur 18 ou l'unité de contrôle prin- cipale 10 ne fonctionne pas correctement, pour une raison ou une autre, le conducteur en est averti Ensuite, il coupe l'unité de contrôle principale 10 et met en marche l'unité de contrôle auxi- liaire 11 à l'aide d'un commutateur 20 En variante, l'unité de contrôle auxiliaire 11 peut comprendre des moyens permettant de vérifier l'état de l'unité de contrôle principale 10, l'unité de contrôle auxiliaire 11 étant agencée pour se substituer automati- quement à l'unité de contrôle principale 10 lorsque celle-ci ma- nifeste une anomalie de fonctionnement Dans un cas comme dans l'autre, lorsqu'une telle anomalie se déclare, la sortie du poten- tiomètre 8 correspondant au mouvement de l'accélérateur 6 est appliquée sur l'unité de contr 6 le auxiliaire Il pour actionner l'injecteur auxiliaire 5 et ouvrir le papillon auxiliaire 3 par l'intermédiaire de l'embrayage 20 Comme on le voit sur les figu- res 4 et 5, l'embrayage 20 comprend un sol 4 noide 25 fixé à une extrémité d'une tige de papillon 27 et, lui faisant face, un disque 26 d'un matériau magnétique fixé sur l'extrémité d'une tige 28 qui est disposée en alignement avec la tige 27 Lorsqu'il est excité, le solénoïde 25 attire électromagnétiquement le disque 26 pour ren- dre les deux tiges 27 et 28 solidaires l'une de l'autre Un levier 29 est fixé sur l'autre extrémité de la tige 28 et l'extrémité du levier 29 est reliée par une tige 19 à l'extrémité du bras de tra- vail de l'accélérateur 6 Un plongeur 32 pouvant se déplacer axia- lement, est diposé sur le trajet de rotation du levier 29 Lorsque l'embrayage 20 est actionné, un solénoide 31 associé au plongeur 32 est excité et fait sortir le plongeur 32 à-l'encontre de la force de ressort 33 pour limiter l'angle de rotation du levier en- tre 29 et 30 par exemple Ainsi, lorsque l'unité de contrôle prin- cipale 10 est en panne, le plongeur 32 limite la distance sur la- quelle on peut enfoncer l'accélérateur 6 afin de maintenir l'angle d'ouverture du papillon auxiliaire 3 approprié à un fonctionnement à faible vitesse Ceci étant, l'unité de contrôle auxiliaire il en- voie des signaux correspondant à l'angle d'ouverture du papillon auxiliaire 3 à l'injecteur auxiliaire 5, pour maintenir un mode de fonctionnement limité Ainsi, le rapport air-combustible pour un fonctionnement à faible vitesse est contrôlé par détection de l'an- gle d'ouverture du papillon auxiliaire 3, de la fréquence de rota- tion du moteur et de la quantité de combustible Par conséquent, le conducteur peut conduire son véhicule jusqu'à une station de service,etc grâce à ce fonctionnement à faible puissance sans arrêter le moteur. La figure 2 représente une variante de réalisation de l'invention Le tuyau d'admission 1 n'est pas divisé et ne compor- te qu'un seul papillon 2 L'axe du papillon 2 comporte à ses deux extrémités des embrayages 23 et 24 L'embrayage 23 est relié à une tige 19 qui est, à son tour, reliée à l'accélérateur 6 L'embraya- ge 24 est relié à l'actionneur 18 Lorsque l'unité de contrôle principale 10 Ofonctionne normalement, l'embrayage 23 est coupé et l'embrayage 24 est mis en circuit Par conséquent, l'actionneur 18 est actionné en fonction de la valeur optimale calculée par l'unité de contrôle principale 10 Lorsque celle-ci tombe en pan- ne, l'unité de contr 8 le auxiliaire 11 prend sa place et un signal est mis par elle remet en circuit l'embrayage 23 et coupe l'em- brayage 24 Ensuite, l'angle d'ouverture du papillon 2 est déter- miné directement par le mouvement de l'accélérateur 6, pour assu- rer l'injection de combustible selon le mode de'fonctionnement limité Cela permet au conducteur de conduire son véhicule, grâce au fonctionnement à faible puissance du moteur, sans arrêter celui-ci Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'unité de contr 8 le principale 10 ou l'unité de contrôle auxiliai- re 11 envoie des signaux de commande à un seul injecteur 4 disposé en aval du papillon 2 Cet injecteur 4 peut être remplacé par un injecteur de type à injection par points multiples _ En variante, on peut prévoir un injecteur auxiliaire 5 du type à injection par un seul point en amont du papillon 2, les signaux de commande de l'unité de contrôle auxiliaire 11 étant envoyés seulement à l'in- jecteur auxiliaire 5, comme le montre la figure 3 Chacun des in- jecteurs 4 et 5 des figures 1 à 3 est du type à valve électroma- gnétique agencé pour régler la quantité de combustible injectée en modifiant l'instant d'ouverture de la valve par le courant d'excitation du solénoïde Du combustible est fourni par l'inter- médiaire d'un régulateur à l'injecteur principal 4 Un détecteur disposé sur un circuit de retour détecte la pression de l'ali- mentation en combustible et le combustible en excès est renvoyé à travers une soupape de sûreté à un réservoir de combustible (non représenté). Comme on l'a déjà signalé, l'unité de contrôle principale effectue un calcul en fonction des divers facteurs de compensa- tion (température de l'air admis, température de l'eau de refroi- dissement du moteur, etc) pour ajuster l'instant d'ouverture de la valve de l'injecteur et déterminer le débit de l'air Par con- séquent, même lorsqu'il s'agit d'un démarrage à basse température, ou lors du réchauffement du moteur, etc, il est possible d'obte- nir un débit d'air optimal et un rapport air-combustible optimal par programmation seule et sans autre dispositif supplémentaire. L'unité de contrôle auxiliaire 11 n'a pas besoin d'entrée prove- nant des éléments de compensation et ne remplit qu'une fonction minimale pour effectuer l'injection selon le mode de fonctionne- ment limité suivant les mouvements de l'accélérateur Ainsi, l'uni- té de eontr 6 le auxiliaire Il peut être moins encombrante et moins coûteuse que l'unité de contrôle principale 10. Ainsi, conformément à la présente invention, l'unité de contrôle auxiliaire, indépendamment de l'unité de contrôle princi- pale, fait partie du système d'alimentation en combustible du type à priorité de combustible Lorsque l'unité de contrôle principale. tombe en panne, il est remplacé par l'unité de contrôle auxiliaire pour éviter un arrêt intempestif du moteur et pour permettre un fonctionnement à faible puissance selon le mode de fonctionnement limité Si l'unité de contrôle auxiliaire remplit la fonction de détection d'une anomalie de l'unité de -contrôle principale pour substituer l'unité de contrôle auxiliaire à l'unité de contrôle principale lors d'une telle anomalie, on peut assurer une plus grande sécurité de fonctionnement du véhicule. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans pour autant sor- tir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Système d'alimentation en combustible pour moteur à combustion interne, système qui comprend un injecteur de combusti- ble et une unité de contrôle remplissant une fonction de calcul électronique, et dans lequel des sorties des éléments de contr 6 le tels qu'un potentiomètre de commande de combustible pour détecter la pression exercée sur une pédale d'accélérateur, un dispositif de détection de débit d'air situé à l'intérieur d'un tuyau d'admis- sion et un potentiomètre ou encodeur connecté à un actionneur de papillon, et des signaux électriques provenant de divers éléments de compensation, sont introduits dans l'unité de contrôle et com- parés par celle-ci à des mémoires programmées à l'avance en fonc- tion des relations fonctionnelles entre les paramètres des éléments de contr 8 le et les éléments de compensation, un papillon étant actionné en fonction d'un débit d'air nécessaire calculé à partir du débit de combustible admis afin d'assurer une quantité d'air optimale, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité de contr 6 le auxiliaire ( 11) agencée pour fonctionner lorsque ladite unité de contrôle ( 10)(désignée ci-après "unité de contrôle prin- cipale") est en panne, l'axe du papillon ( 2) étant associé à un dispositif d'accouplement ( 20), ce dispositif étant actionné par un signal provenant de l'unité de contrôle auxiliaire ( 11) de sorte qu'une pression exercée sur la pédale d'accélérateur ( 6) fait tourner directement le papillon ( 2), de sorte que le moteur fonctionne à faible puissance selon un mode de fonctionnement li- mité pour assurer une marche minimale. 2 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les éléments de compensation sont des détecteurs de la température de l'eau de refroidissement du moteur ( 16), de la température de la culasse du moteur, de la fréquence de rotation du moteur ( 17), de la température atmosphé- rique, de la pression atmosphérique, de la pression de la ligne d'alimentation en combustible, etc. 3 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection du dé- bit d'air ( 13, 14) détecte le débit d'air par la différence de pression entre des portions situées avant et après le papillon ( 2), ou par une sortie électrique qui est proportionnelle au débit d'air admis, ou bien par utilisation de changement de fréquence basé sur la densité d'un fluide. 4 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le tuyau d'admission ( 1) est divi- sé en deux canaux, un canal étant doté d'un premier papillon ( 2) actionné par un actionneur ( 18) tandis que l'autre canal est doté d'un second papillon ( 3) relié directement au bras de travail de la pédale d'accélérateur ( 6). Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1 ou 4, caractérisé en ce que l'axe du papillon ( 2) compor- te en outre des moyens permettant de commander l'angle d'ouverture du papillon ( 2). 6 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le papillon ( 2) situé à l'inté- rieur du tuyau d'admission ( 1) comporte aux deux extrémités de son axe des dispositifs d'accouplement ( 23, 24), un premier dispositif ( 24) étant relié à l'actionneur ( 18) du papillon ( 2) tandis qu'un deuxième dispositif est relié au bras de travail de la pédale d'accélérateur ( 6), le premier dispositif ( 24)étant coupé et le second dispositif ( 23) étant mis en circuit par un signal provenant de l'unité de contr 6 le auxiliaire ( 11) lorsque l'unité de contr le principale ( 10) est en panne. 7 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un injecteur de combustible ( 4), commandé par l'unité de contrôle principale ( 10), est disposé, soit en aval du papillon ( 2) ou à l'intérieur de chaque tuyau d'une tubulure d'admission. 8 Système d'alimentation en combustible selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un injecteur de combustible ( 5) commandé par l'unité de contrôle auxiliaire ( 11) est prévu, soit en amont, soit en aval du papillon ( 2).