Brevet FR2507685A1 — publié le 19821217

Dispositif de manoeuvre de volet des gaz pour système d'injection de carburant à commande électronique ". L'invention concerne un dispositif de manoeu- vre de volet des gaz pour système d'injection de carburant à commande électronique s'utilisant sur un moteur à combus- tion interne à allumage par bougies Dans un tel moteur, le débit de carburant est déterminé par le niveau d'enfoncement d'une pédale d'accélération permettant de régler le débit d'air Plus précisément l'invention concerne le dispositif de manoeuvre de volet des gaz du moteur, ce dispositif étant équipé d'un calculateur fournissant des signaux de sortie à partir des informations fournies par différents détecteurs détectant une quantité déterminée de carburant injecté ainsi que l'état de fonctionnement et les conditions d'environnement du moteur, de manière à permettre le calcul d'une quantité d'air d'alimentation adaptée à l'état de fonctionnement du moteur à l'instant considéré Le disposi- tif selon l'invention est également équipé d'un servoméca- nisme de volet des gaz comprenant un organe de manoeuvre de volet des gaz permettant de déterminer le degré d'ouverture convenable de ce volet des gaz en fonction des résultats fournis par le calculateur. Ces dernières années, les moteurs à combustion interne à allumage par bougies du type ci-dessus ont été de plus en plus souvent équipés de nouveaux systèmes d'injec- tion à commande électronique Ces caractéristiques sont résumées sur les figures 1 et 2 représentant une pédale d'accélérateur 1, un potentiomètre 2 destiné, par exemple, à transformer le déplacement de la pédale d'accélérateur 1 en un signal électrique, un dispositif d'alimentation de carburant 3, un dispositif de mesure 4 du carburant fourni par le dispositif 3, un injecteur 5 relié au dispositif de mesure 4 et s'adaptant dans le trou 6 d'une tubulure d'ad- mission, un volet des gaz 7, un organe de manoeuvre de volet des gaz constitué par un moteur d'asservissement mi- niature relié à l'arbre de volet 7 a par exemple par un me- canisme à poulie et courroie permettant de déterminer le degré d'ouverture du volet des gaz 7, un potentiomètre ou codeur 9 servant à transformer l'amplitude du mouvement de l'organe de manoeuvre 8 c'est-à- dire le degré d'ouverture du volet 7, en un signal électrique, et un calculateur 10 comprenant un microprocesseur, un interface spécifique d'entrée/sortie et une mémoire. Le calculateur reçoit, à l'entrée, les signaux de sortie des potentiomètres 2 et 9, du dispositif de mesure 4, de l'organe de manoeuvre de volet des gaz 8 et des di- vers détecteurs détectant les conditions de fonctionnement et d'environnement du moteur telles que par exemple la température de l'air aspiré, la pression de la conduite d'alimentation de carburant, la température du moteur, et la pression en aval du volet des gaz Le calculateur donne alors en sortie des signaux de commande du dispositif de mesure 4, permettant de déterminer la quantité de carburant d'injection choisie par déplacement de la pédale d'accélé- rateur 1, et de commander concentriquement le degré d'ouver- ture du volet des gaz et le nombre de tours à vide corres- pondant à la quantité voulue d'injection de carburant vers les soupapes convenables, conformément à l'état de fonc- tionnement du moteur, de telle manière que lorsque l'opéra- teur appuie sur la pédale d'accélérateur 1, le signal de sortie correspondant du potentiomètre 2 soit appliqué à l'entrée du calculateur 10 pour que ce dernier calcule la largeur d'impulsion et/ou la fréquence de l'injecteur 5 en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à cet ins- tant, détermine la quantité de carburant débitée par l'in- jecteur 5, injecte ce carburant dans la tubulure d'admis- sion 6, le mélange à l'air d'admission, et envoie le mélange dans la chambre de combustion du moteur. Le calculateur 10 reçoit les informations des divers détecteurs ci-dessus sous la forme de tensions, de courants, de signaux numériques et/ou de fréquences, calcule des relations fonctionnelles entre ces divers paramètres et le débit d'air d'admission, détermine la quantité d'air optimale à l'instant considéré, et donne des résultats de sortie sous forme de signaux électriques appliqués à l'orga- ne de manoeuvre de volet des gaz 8 de façon que celui-ci amene le volet des gaz 7 dans la position d'ouverture vou- lue Pendant ce temps, la différence de pression entre le c 8 té amont et le c 8 té aval du volet des gaz 7 reste détectée en permanence Le signal ainsi obtenu et un signal de dé- tection simultanée de la position du volet des gaz, permet- tent au calculateur 10 de calculer à tout moment la valeur optimale de fonctionnement pour commander l'organe de ma- noeuvre de volet des gaz 8. De plus, le débit d'air d'admission déterminé par combinaison de la différence de pression entre le c 8 té amont et le c 8 té aval du volet des gaz, avec le degré d'ouverture de ce volet des gaz, est calibré à l'avance, et les relations fonctionnelles correspondantes sont pro- grammées dans la mémoire du calculateur de façon que le signal provenant du détecteur de différence de pression ci- dessus, le signal de sortie appliqué à l'organe de manoeuvre de volet des gaz 8, ou le signal électrique provenant du potentiomètre ou du codeur associés à l'organe de manoeuvre 8, soient en permanence comparés aux valeurs programmées en mémoire. Dans un moteur à combustion interne classique du type décrit ci-dessus le volet des gaz 7 est ouvert ou fermé indirectement par le signal de sortie du calculateur pour maintenir toujours le degré d'ouverture optimum. Un tel système présente cependant l'inconvénient que, dans le cas o l'organe de manoeuvre de volet des gaz 8 est constitué par un moteur d'asservissement ou un moteur pas à pas miniatures, l'arbre de volet des gaz 7 a et l'arbre du moteur étant reliés par des moyens de transmission tels qu'une courroie, un engrenage ou un mécanisme à came, on augmente non seulement la consommation de puissance électri- que mais aussi le temps de réponse inévitable du système. L'invention a pour but de pallier ces inconvé- nients de l'art antérieur en créant un système de manoeuvre de volet des gaz pour moteur à combustion interne du type ci-dessus, permettant de réduire la consommation de puis- sance électrique de l'organe de manoeuvre et de supprimer le temps de réponse du système. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de manoeuvre de volet des gaz s'utilisant dans un système d'injection à commande électronique pour moteurs à combus- tion interne, permettant de contr 8 ler le débit d'air en fonction du débit de carburant, et comprenant des moyens de mesure destinés à déterminer la quantité de carburant à injecter en fonction de l'enfoncement d'une pédale d'accé- lérateur, divers détecteurs détectant respectivement la quantité déterminée de carburant d'injection, et les condi- tions de fonctionnement et d'environnement du moteur, un calculateur destiné à calculer la quantité d'air d'admis- sion en fonction de l'état de fonctionnement du moteur et à émettre des signaux de sortie à partir des signaux prove- nant des moyens de mesure et des détecteurs, et un servo- mécanisme de volet des gaz comprenant un organe de manoeuvre de volet des gaz destiné à déterminer le degré convenable d'ouverture de ce volet en fonction du résultat du calcul effectué par le calculateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe de manoeuvre pneumatique pouvant être actionné par le vide de la tubulure pour ouvrir et fermer le volet des gaz, et une vanne électro- magnétique dont l'ouverture et la-fermeture peuvent Atre commandées par un signal de sortie du calculateur, l'organe de manoeuvre pneumatique étant actionné par le vide de la tubulure sous la commande de la vanne électromagnétique. L'organe de manoeuvre de type pneumatique est capable d'actionner convenablement le volet des gaz dans les conditions de fonctionnement normales du moteur, mais ne peut actionner convenablement ce volet des gaz en pré- sence de conditions de fonctionnement variables du moteur, au moment du démarrage de celui-ci par exemple, ou en cas de disparition du vide ou autres On peut pallier cet in- convénient de l'organe de manoeuvre pneumatique en utili- sant l'organe de manoeuvre du volet des gaz en même temps que l'organe de manoeuvre pneumatique. L'invention a également pour but de créer un système de manoeuvre de volet des gaz du type ci-dessus, dans lequel cet organe de manoeuvre soit de petite taille et capable d'ouvrir et de fermer effectivement le volet des gaz m 9 me en cas de panne du moteur de commande. A cet effet, l'organe de manoeuvre pneumati- que comprend une chambre à vide reliée à l'intérieur de l'orifice de la tubulure d'admission au-dessous du volet des gaz, une chambre de diaphragme reliée à la chambre à vide par l'intermédiaire de la vanne électromagnétique, un diaphragme faisant partie de la chambre de diaphragme et pouvant se déplacer sous l'effet de la variation de pres- sion agissant sur la chambre de diaphragme, et un mécanisme de liaison monté entre le diaphragme et le volet des gaz. La chambre à vide communique avec le trou de la tubulure d'admission par l'intermédiaire d'une soupape parapluie fonctionnant en soupape antiretour, la capacité de cette soupape étant supérieure à celle de la chambre à vide de façon que cette dernière reste toujours en état de vide poussé De plus, lorsque la manoeuvre de la soupape électromagnétique fait communiquer la chambre à vide avec la chambre de diaphragme, le diaphragme est capable de se déplacer rapidement et avec précision. La vanne électromagnétique est une vanne trois voies pouvant être commutée dans une première position pour laquelle la communication de la chambre de diaphragme avec la chambre à vide est coupée dès que cette chambre de diaphragme communique avec l'atmosphère, dans une seconde position pour laquelle la communication de la chambre de diaphragme avec latmosphère est coupée dès que cette cham- bre de diaphragme communique avec la chambre à vide, et une troisième position pour laquelle toutes les communications sont coupées entre la chambre à vide, la chambre de diaphrag- me et l'atmosphère, de façon qu'on puisse manoeuvrer conve- nablement le volet des gaz à n'importe quel moment. L'organe de manoeuvre de volet des gaz com- prend un moteur branché au calculateur, une première poulie fixée à l'arbre principal du moteur, une seconde poulie fixée au volet des gaz, et une courroie tendue entre ces deux poulies. L'organe de manoeuvre de volet des gaz peut également être constitué par le moteur et un train d'engre- nages monté entre ce moteur et le volet des gaz, ou par le moteur et un mécanisme de liaison monté entre ce moteur et le volet des gaz. L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est un schéma par blocs d'un système classique de distribution de carburant équipé d'un dispositif de manoeuvre de volet des gaz selon l'invention: et la figure 2 est une vue explicative d'une forme de réalisation d'un dispositif de manoeuvre de volet des gaz selon l'invention. Sur les figures 1 et 2, un organe de manoeuvre pneumatique 11 commandé par un signal de sortie du calcula- teur 10 comprend une chambre à vide 1102 communiquant avec l'intérieur de l'orifice de tubulure d'admission 6 au- dessous du volet des gaz, une chambre de diaphragme 1104 reliée à la chambre à vide 1102 par l'intermédiaire d'une vanne électromagnétique trois voies 1103 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par le signal de sortie du calculateur 10, un ressort de diaphragme 1105 et un diaphrag- me 1106 Le diaphragme 1106 est relié à l'arbre de volet des gaz 7 a par une tige de liaison 1107 et un bras 7 b fixé à l'arbre 7 a et relié à la tige de liaison 1107 La figure 2 représente également un moteur de servomécanisme ou moteur pas à pas 801, une poulie 802 fixée à l'arbre principal du moteur 801, et une courroie 803 tendue entre la poulie 802 et une poulie 7 c fixée à l'arbre de volet des gaz 7 a L'or- gane de manoeuvre de volet des gaz 8 est constitué de ces divers éléments. La capacité de la chambre à vide 1102 est choisie de manière à être plus grande que celle de la cham- bre de diaphragme 1104, de façon que la chambre à vide 1102 soit toujours maintenue sous un vide poussé par une soupape parapluie 1101 fonctionnant en soupape anti-retour De plus, la vanne électromagnétique trois voies 1103 peut être commutée dans une première position pour laquelle la com- nunication de la chambre de diaphragme avec la chambre à vide 1102 est coupée dès que cette chambre de diaphragme 1104 communique avec l'atmosphère, dans une seconde posi- tion pour laquelle la communication de la chambre de diaphragme avec l'atmosphère est coupée dès que cette cham- bre de diaphragme 1104 communique avec la chambre à vide 1102, et une troisième position pour laquelle toutes les communications entre la chambre à vide 1102, la chambre de diaphragme 1105 et l'atmosphère sont coupées. Dans le système selon l'invention, lorsqu'un signal de commande de fonctionnement est déclenché dans le calculateur 10 comme décrit cidessus, les différents signaux d'entrée basés sur les conditions de fonctionnement et d'environnement du moteur à l'instant considéré, alimentent le calculateur de façon que celui-ci donne en sortie des signaux d'ouvetture et de fermeture appliqués au moteur 801. Simultanément un signal est également appliqué à la vanne électromagnétique 1103 de façon que celle-ci soit commutée de sa première position à sa seconde position pour que le moteur 801 tourne dans le sens indiqué par la flèche. D'autre part la tige de liaison 1107 est tirée dans le sens de la flèche par le déplacement vers la droite du diaphrag- me 1106 et le volet des gaz 7 s'ouvre jusqu'à la position convenable, à partir de la position illustrée sur la figure, sous faction des forces de commande du moteur 801 et du diaphragme 1106. Dans ce cas, comme décrit ci-dessus, le poten- tiomètre ou codeur de détection de position 9 renvoie en permanence vers le calculateur 10 l'information de degré d'ouverture du volet des gaz 7 Ainsi, lorsque le volet des gaz 7 se trouve dans la bonne position d'ouverture, un signal est de nouveau émis par le calculateur 10, et la vanne électromagnétique 1103 est commutée de sa seconde à sa troisième position tandis que le moteur 801 s'arrête également. Le volet des gaz 7 se trouve ainsi toujours commandé rapidement et avec précision pour rester dans la position d'ouverture convenable Le diaphragme 1106 fonc- tionne en servomécanisme pneumatique contribuant à action- ner le moteur 801. La forme de réalisation décrite ci-dessus ne constitue qu'un simple exemple d'organe de manoeuvre de volet des gaz 8 et d'organe de manoeuvre pneumatique 11 auxquels de nombreuses modifications et variantes peuvent 9 tre apportées sans sortir du cadre de l'invention. Comme décrit ci-dessus, la force de manoeuvre permettant d'ouvrir et de fermer le volet des gaz est obtenue au moyen de l'organe de manoeuvre de volet des gaz comprenant le moteur et l'organe de manoeuvre pneumatique utilisant le diaphragme actionné par le vide régnant dans la tubulure, on peut aussi bien utiliser un moteur miniatu- re à faible consommation de puissance pour commander en permanence, de façon rapide et précise, le degré d'ouverture du volet des gaz L'invention présente également l'avantage de permettre dans tous les cas une ouverture et une ferme- ture effectives du volet des gaz. R E V E N D I C A T I O N S ) Dispositif de manoeuvre de volet des gaz s'utilisant dans un système d'injection à commande électro- nique pour moteurs à combustion interne, permettant de con- tr 8 ler le débit d'air en fonction du débit de carburant, et comprenant des moyens de mesure ( 4) destinés à déterminer la quantité de carburant à injecter en fonction de l'enfonce- ment d'une pédale d'accélérateur ( 1), divers détecteurs détectant respectivement la quantité déterminée de carbu- rant d'injection, et les conditions de fonctionnement et d'environnement du moteur, un calculateur ( 10) destiné à calculer la quantité d'air d'admission en fonction de l'état de fonctionnement du moteur et à émettre des signaux de sortie à partir des signaux provenant des moyens de mesure ( 4) et des détecteurs, et un servomécanisme de volet des gaz comprenant un organe de manoeuvre de volet des gaz ( 8) destiné à déterminer le degré convenable d'ouverture de ce volet ( 7) en fonction du résultat du calcul effectué par le calculateur ( 10), dispositif caractérisé en ce qu'il com- prend en outre un organe de manoeuvre pneumatique ( 11) pouvant être actionné par le vide de la tubulure ( 6) pour ouvrir et fermer le volet des gaz ( 7), et une vanne électro- magnétique ( 1103) dont l'ouverture et la fermeture peuvent être commandées par un signal de sortie du calculateur ( 10), l'organe de manoeuvre pneumatique ( 11) étant actionné par le vide de la tubulure ( 6) sous la commande de la vanne électromagnétique ( 1103). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre pneumatique ( 11) comprend une chambre à vide ( 1102) reliée à l'intérieur de l'orifice de la tubulure d'admission ( 6) au-dessous du volet des gaz ( 7), une chambre de diaphragme ( 1104) reliée a la chambre à vide ( 1102) par l'intermédiaire de la vanne électromagnétique ( 1103), un diaphragme ( 1106) faisant par- tie de la chambre de diaphragme ( 1104) et pouvant se dépla- 1 l cer sous l'effet de la variation de pression agissant sur la chambre de diaphragme ( 1104), et un mécanisme de liaison ( 1107, 7 b) monté entre le diaphragme ( 1106) et le volet des gaz ( 7). 30) Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre à vide ( 1102) est reliée à l'orifice de la tubulure d'admis- sion ( 6) par l'intermédiaire d'une soupape parapluie ( 1101) montée dans un orifice d'entrée de la chambre à vide ( 1102) et fonctionnant en soupape anti-retour, cette chambre à vide présentant une capacité plus grande que celle de la chambre de diaphragme ( 1104). 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vanne électro- magnétique ( 1103) est une vanne trois voies pouvant être commutée dans une première position pour laquelle la commu- nication de la chambre de diaphragme ( 1104) avec la chambre à vide ( 1102) est coupée dès que cette chambre de diaphragme communique avec l'atmosphère, dans une seconde position pour laquelle la communication de la chambre de diaphragme avec l'atmosphère est coupée dès que cette chambre de diaphragme communique avec la chambre à vide, et une troisième posi- tion pour laquelle toutes les communications sont coupées entre la chambre à vide, la chambre de diaphragme et l'at- mosphère. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre de volet des gaz ( 8) comprend un moteur ( 801) relié au calculateur ( 10), une première poulie ( 802) fixée à l'arbre de rotor du moteur ( 801), une seconde poulie ( 7 c) fixée au volet des gaz, et une courroie ( 803) tendue entre la première poulie et la seconde poulie. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre de volet des gaz ( 8) comprend un moteur ( 801) relié au calculateur ( 10), et un train d'engrenages monté entre ce moteur et le volet des gaz. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre de volet des gaz ( 8) comprend un moteur ( 801) relié au calculateur ( 10), et un mécanisme de liaison monté entre ce moteur et le volet des gaz.