Brevet FR2513317A1 — publié le 19830325

L'invention a pour objet un dispositif pour régler le taux de recyclage des gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne à allumage spontané. Dans les moteurs à combustion interne à allumage spontané, le réglage du taux de recyclage des gaz d'échappement a une grande importance pour les caractéristiques des gaz d'échappement Il en est ainsi parce que la combustion du carburant a lieu avec une vitesse différente suivant la proportion des gaz-d'échappement dans l'en- semble du remplissage du cylindre Il se produit ainsi également une répartition différente des divers composants des gaz d'échappement De façon grossière, la vitesse de combustion diminue lorsque la proportion des gaz d'échappement augmente, ce qui provoque une meilleure combustion de certains constituants polluants D'autre part, une proportion élevée de gaz d'échappe- ment dans le mélange nuit à la puissance que peut fournir le moteur à combustion interne. On connait déjà différents dispo- sitifs de réglage de débits de gaz d'échappement pour les moteurs à combustion interne à allumage spontané Ces dispositifs déterminent la proportion des gaz d'échappement dans l'ensemble du remplissage du cylindre en fonction du signal de charge et du signal de vitesse de rotation Bien que ces systèmes connus fonctionnent généralement de façon satisfaisante, ils ne sont pas en'niesure de fournir des résultats optimaux dans tous les domaines de fonctionnement Cela est dû au fait que les pro- cessus de combustion ne sont pas, en tant que tels, observés directement à l'emplacement considéré et qu'on ne peut donc pas non plus déclencher une réaction appropriée. L'invention concerne, à cet effet, un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce que les signaux de pression de combustion sont réglés indirectement et/ ou directement sur des valeurs de consigne fonction de grandeurs caractéristiques de fonctionnement. Avec le dispositif conforme à l'invention, pour régler le taux de recyclage des gaz d'échap- pement, on utilise, dans une large mesure, le déroulement physique des processus de combustion, de sorte qu'on peut obtenir des résultats optimaux avec ce dispositif de commande. 4 o 2 2513317 L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 et la figure 2 sont des diagrammes de signaux du dispositif conforme à l'invention; la figure 3 est un diagramme de fréquence de signaux déterminés pour expliquer l'objet de l'invention; la figure 4 est un schéma par blocs d'ensemble du dispositif de commande. L'exemple de réalisation se rapporte à un dispositif de commande pour régler le taux de recyclage des gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne à allumage spontané Suivant la quantité de gaz d'échappement ajoutée à l'ensemble du remplissage du cylindre, il se produit des fluctuations de pression différentes en raison des vitesses de combustion différentes On a représenté, en figures 1 et 2, les signaux dérivés de ces fluctuations de pression Les figures la et 2 a représentent l'allure des signaux sans recy- clage des gaz d'échappement, tandis que les figures lb et 2 b représentent l'allure correspondante des signaux avec recyclage des gaz d'écha: ment On voit, en figure 1, que les amplitudes maximales d J signaux de -rossion de combustion différentiés sont seïs;-blement pl élevées lorsqu'aucun recyclage des gaz d'échappement Lest effectué Il en est ainsi parce que le front de flamme se déplace très rapidement à travers la chambre de combustion et entraine en conséquence avec lui des augmentations de pression raides. Les différences en fonction du taux de recyclage des gaz d'échappement portent non seulement sur les amplitudes maximales des signaux de combustion diffé- rentiés, mais aussi sur la régularité des processus de combustion Une telle différence de régularité est visible en figure 2 D'après cette figure, la combustion sans recyclage des gaz d'échappement a lieu de façon sensiblement moins régulière, ce qui se manifeste par des amplitudes maximales différentes Par contre, avec un remplissage d'ensemble du cylindre contenant des gaz échappenmnt, on a une combustion plus tranquille, même si des dispersions statistiques 3 2513317 introduisent des perturbations dans le résultat de mesure. Tandis que les figures 1 et 2 ne montrent que très grossièrement les conditions de pression de combustion différentiée avec et sans recyclage des gaz d'échappement, la figure 3 est un graphique de mesure sur lequel sont repoirtées, en abscisse, les valeurs d'amplitude positives du signal différentié et, en ordonnée, la fréquence rapportée du temps de ces amplitudes positives Si, dans l'exemple de réalisation particulier de la figure 3, on considère pour l'amplitude positive, par exemple, une valeur de seuil de 6,1 volts, la fréquence rapportée au temps des amplitudes positives qui se présentent augmente avec la proportion de gaz d'échappement La fréquence varie de façon particulièrement nette dans le domaine qui s'étend entre les proportions de gaz d'échappement de 50 à 70 % environ Tandis que les conditions sont relativement nettes pour une proportion de gaz d'échap- pement élevée, les valeurs de mesure sont faussées pour une proportion de gaz d'échappement inférieure à 50 %, ce qui est dû à des effets physiques particuliers Cela est visibles, par exemple, pour une valeur de seuil de 8 volts, pour laquelle la fréquence rapportée au temps est, pour une proportion de gaz d'échappement de 39 %, inférieur à celle qui correspond à une proportion de 0 %. Pour le moteur à combustion interne particulier sur lequel a été prélévé le graphique repré- senté en figure 3, le dispositif de commande conforme à l'invention convient donc surtout dans le domaine d'un dosage en gaz d'échappement supérieur à 50 %, pour autant qu'on admette une valeur de seuil de 6 volts environ Cependant, suivant la posi- tion de la valeur de seuil et l'interprétation du résultat de mesure de la fréquence, on peut aussi maitriser des domaines correspondant à une proportion inférieure à 50 % La valeur optim du taux de recyclage des gaz d'échappement obtenue par des essais pour le point de fonctionnement considéré est de 50 % environ. Sur la base de la possibilité, visible en figure 3, d'associer exactement une proportion de gaz d'échappement de fréquence rapportée au temps à des am- plitudes correspondantes, il est possible de déterminer ou de régler la proportion de gaz d'échappement au moyen du résulta 4 2513317 de mesure de la fréquence des amplitudes La figure 4 représente, de façon très schématique, le schéma par blocs d'un dispositif de commande correspondant. En figure 4, on a désigné par 10 un régulateur de recyclage de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, non représenté Un point de comparaison 11 entre la valeur de consigne et la valeur réelle est branché devant le régulateur 10 Les références numériques 12 et 13 désignent des détecteurs pour la charge et la vitesse de rotation. Ces détecteurs transmettent leurs signaux de sortie à un champ de caractéristiques 14 à plusieurs dimensions dans lequel sont mises en mémoire des valeurs de consigne pour la fréquence rapportée au temps correspondant aux valeurs d'ordonnées de la figure 3 Une entrée particulière 15 du champ de caractéristiques correspond, par exemple, à une influence exercée en fonction de la température sur les valeurs du champ de caractéristiques qui fournissent finalement la valeur de consigne destinée au point de comparaison 11. Un détecteur de pression de combustion 16 est relié à un étage de filtrage et de différen- tiation 17 qui est suivi d'un commutateur à valeur de sal 1 18 et d'un étage basculant mostable 19. Les signaux de sortie de cet étage basculant monostable 19 sont comptés par un compteur 20 dans un intervalle de temps déterminé fonction de la vitesse de rotation et prédéterminé par un étage de temporisation 21 Le résultat de comptage est mis temporairement en mémoire dans une mémoire 23 Le résultat en mémoire est alors dispo- nible en tant que valeur réelle pour le point de comparaison 11 On a enfin désigné par 22 un étage de formation de diffé- rence entre l'étage de filtrage et de différentiation 17 et le commutateur à valeur de seuil 18 Cet étage intervient si, au lieu des valeurs d'amplitude du signal différentié, on exploite les différences d'amplitudes pour le réglage du taux de recyclage des gaz d'échappement. Le dispositif de commande re- présenté en figure 4 et prévu pour régler le taux de recyclage des gaz d'échappement fonctionne comme indiqué ci-après. Les pressions de combustion 4 o obtenues avec le détecteur de pression de combustion 16, soit 2513317 directement au moyen d'un détecteur de pression dans la cham- bre de combustion, soit en passant par un détecteur de cliquetis modifié en conséquence et disposé sur le moteur à combustion interne, sont filtrées et différentiées On dispose ainsi à la sortie de l'étage de filtrage et de différentiation 17 de diagrammes de signaux correspondant à la figure 1 et à la figure 2 Le commutateur à valeur de seuil 18 branché à la suite interroge les signaux différentiels en ce qui concerne leur valeur de seuil Si une telle valeur de seuil est dépassée, l'étage basculant monostable 19 branché à la suite est déclen- ché et le compteur 20 élève son résultat de comptage d'une unité A la fin d'un intervalle de temps fonction de la vitesse de rotation déterminé par l'organe de temporisation 21, la valeur de comptage finale est inscrite dans la mémoire 23 et est alors disponible en tant que valeur-réelle pour le réglage des gaz d'échappement Les valeurs de consigne corres- pondantes proviennent du champ de caractéristiques 14 qui ont été introduites suivant la technique des mesures pour le type de moteur à combustion interne considéré. Sur la base de l'exploitation de la fréquence de valeurs d'amplitude déterminées du signal de pression de combustion différentié, on doit obligatoirement capter pour ce processus de réglage un nombre déterminé de processus de combustion, avant qu'une exploitation du résultat de mesure soit possible En conséquence, ce mode de réglage du recyclage des gaz dtéchappement est relativement lent; il permet cependant, de façon relativement simple, un -étalonnage continu d'un système de recyclage de gaz d'échappement commandé de façon simple Au moyen du montage représenté en figure 4, on peut exclure des modifications relatives au taux de recyclage des gaz d'échappement ayant lieu, par exemple à la suite de phénomènes de dérive Dans ce cas, il n'est pas non plus nécessaire que ce réglage soit très rapide et il peut aussi n'avoir lieu que dans des domaines de fonctionnement particuliers qui conviennent particulièrement pour cela (voir à ce sujet la représenta- tion de la figure 3) et/ou qui sont particulièrement critiques. Les éléments individuels du 4 o schéma par blocs de la figure 4 sont connus en tant que tels 6 2513317 et il n'est donc pas nécessaire de donner davantage d'explications à leur sujet Lorsque le dispositif suivant la figure 4 ne doit fonctionner que dans des conditions de fonctionnement déterminées, il y a lieu de prévoir dans l'appareil de commande de gaz d'échappement 10 des organes de commutation appropriés, également connus, agissant, par exemple, en fonction de la charge et de la vitesse de rotation. 7 2513317 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour régler le taux de recy- clage ( 10) des gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne à allumage spontané, caractérisé en ce que les signaux de pression de combustion ( 16) sont réglés indirectement et/ ou directement sur des valeurs de consigne ( 14) fonction de grandeurs caractéristiques de fonctionnement ( 12, 13). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de pression de combustion ( 16) est différentid ( 17) et que la fréquence de valeurs d'amplitude déterminées qui apparaissent est réglée sur une valeur de consigne ( 14). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de pression de combustion ( 16) est différentié et que la différence moyenne des valeurs d'amplitude du signal différentié peut être réglée sur une valeur de consigne ( 14). 4 Dispositif selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un étage de filtrage et de différentiation ( 17) est branché à la suite d'un détecteur de pression de combustion ( 16), le signal de sortie de cet étage déclenchant un étage basculant monostable ( 19) par l'intermé- diaire d'un commutateur à valeur de seuil ( 18), les signaux de l'étage basculant étant comptés dans un compteur ( 20) dans une unité de temps, de préférence fonction de la vitesse de rotation, le résultat de comptage étant comparé avec une valeur réelle provenant d'une mémoire ( 14), le dispositif de recyclage des gaz d'échappement pouvant être commandé ou réglé en fonction du résultat de la comparaison. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un étage de formation de différence ( 22) est branché devant le commutateur à valeur de seuil( 18). 6 Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il n'est mis en circuit que dar des conditions de fonctionnement déterminées. 7 Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un détecteur de cliquetis sert à capter le signal de pression de combustion.