Brevet FR2538856A1 — publié le 19840706

l - Carburateur à commande d'enrichissement par électrovanne La présente invention concerne les carburateurs pour moteur à combustion interne du genre de ceux qui comportent un circuit principal de jaillissement de combustible débou- : chant au col d'un venturi placé dans le conduit d'admission, un circuit de ralenti et de marche à faible charge débouchant dans le conduit d'admission en aval d'un organe d'étrangle- ment commandé par le conducteur et un dispositif d'enrichis- sement pour amener au conduit d'admission un complément de combustible lors de certaines phases de fonctionnement d'un moteur alimenté par le carburateur, dispositif muni d'une électrovanne de réglage alimentée par un circuit électronique sensible à au moins un paramètre de fonctionnement du moteur et capable de fournir des impulsions de commande de rapport cyclique variable. Parmi les carburateurs de ce type, on peut notamment citer celui décrit dans la demande de brevet FR-A-2 419 403. Le dispositif d'enrichissement, prévu pour débiter du combus- tible à la fois dans le venturi et dans un canal d'air du circuit de ralenti,est commandé par un circuit électronique destiné à amener le mélange air/essence fourni au moteur à la composition stoechiométrique On résoud ainsi les pro- blèmes de fonctionnement du moteur en régime permanent, aussi bien à forte charge qu'à faible charge Mais il n'est pas possible de faire fonctionner correctement un moteur en lui fournissant, à tous les régimes, un mélange stoechiométrique d'air et d'essence Certaines phases de fonctionnement, telles que l'accélération, la marche à froid ou la pleine charge, rendent nécessaire ou au moins souhaitable d'alimenter le moteur en mélange riche Pour atteindre ce résultat, on a généralement prévu jusqu'ici des circuits indépendants pour remplir diverses fonctions Mais il est difficile de commander de façon simple le débit de combustible fourni par les divers circuits pour que la composition et la quantité de mélange fourni au moteur à tous les régimes soient satisfaisantes. La présente invention vise à fournir un carburateur répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet de régler de façon satisfaisante la richesse du mélange fourni au moteur, à tous les régimes en n'utilisant que des moyens simples. Dans ce but, l'invention propose notamment un carbura- teur du genre ci-dessus défini, caractérisé notamment en ce qu'il comporte une pompe de reprise munie d'un conduit d'admission équipé d'un clapet anti-retour et d'un conduit de refoulement alimentant le conduit d'admission et le cir- cuit de ralenti en combustible, sur lequel est interposée ladite électrovanne, la pompe étant prévue pour que la dépression qui règne dans le conduit d'admission soit capable d'aspirer du combustible à travers la pompe. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, le conduit de refoulement de la pompe débouche dans le con- duit d'admission, à proximité du col du venturi, par l'inter- médiaire de deux passages coaxiaux séparés par une chambre communiquant avec le circuit de ralenti du carburateur, qui ne comporte pas d'autre alimentation en combustible que la pompe d'accélération. Pour qu'une panne du circuit électronique se traduise par un fonctionnement dégradé, mais encore acceptable, du carburateur et non pas par une quasi impossibilité de mettre en marche le moteur et de le faire fonctionner à froid, l'électrovanne est avantageusement du type ouvert au repos. Pour éviter un risque d'auto-allumage lors de l'arrêt du moteur, il y a intérêt à munir le circuit électronique d'une temporisation qui maintient l'électrovanne fermée pendant un intervalle de temps déterminé après coupure de l'allumage. Ce même circuit peut être prévu pour couper l'arrivée de combustible du moteur lors du fonctionnement en décélération, c'est-à-dire lorsque le moteur tourne au-delà d'une vitesse prédéterminée alors que le papillon est en-position d'ouver- ture minimale. On voit que l'invention permet de réduire à 1 le nombre -3d'électrovannes requis pour remplir plusieurs fonctions de nature très différente, ce qui constitue une simplification très notable par rapport aux solutions antérieurement propo- sées. Par ailleurs, l'invention permet d'utiliser une pompe d'accélération commandée par dépression, c'est-à-dire beau- coup plus simple qu'une pompe commandée par une tringlerie mécanique à partir de l'organe d'étranglement principal On sait que les pompes d'accélération commandées par dépression ont été abandonnées pratiquement à l'heure actuelle par suite de leur grave inconvénient: lors de l'arrêt du moteur, la -pompe d'accélération injecte son contenu dans le conduit d'admission Cet inconvénient est écarté, dans un mode par- ticulier de mise en oeuvre de l'invention, en prévoyant un orifice étroit de communication entre la chambre de refoule- ment de la pompe d'accélération et la cuve à niveau constant qui l'alimente L'électrovanne restant fermée pendant un intervalle de temps déterminé après coupure de l'allumage, le compartiment de refoulement de la pompe d'accélération se vide dans la cuve à niveau constant. L'invention est susceptible d'être appliquée à des car- burateurs-très différents, et notamment aux carburateurs dits à dépression constante, bien qu'elle semble particulièrement intéressante dans le cas des carburateurs dits à dépression variable et à buse fixe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription qui suit d'un carburateur à dépression variable qui en constitue un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère à la Figure unique qui l'accompagne et montre ceux des constituants du carburateur qui sont concernés par l'invention,sous forme schématique, partiellement en élévation et partiellement en coupe verticale par l'axe du conduit d'admission. Le carburateur inyersé montré sur la Figure comprend un corps ( 10) en plusieurspièces assemblées dans lequel est ménagé un conduit d'admission 11 La partie basse du conduit Il -4- contient un organe d'étranglement principal formé par un pa- pillon 12 porté par un axe rotatif 13 et commandé par le conduc- teur au moyen d'une tringlerie non représentée La partie haute du conduit Il constitue une entrée d'air 14 généralement munie d'un filtre à air, non représenté, et contenant-un volet d'air 21 appar- tenant à un système de départ qui sera décrit plus loin. Les circuits d'amenée de combustible au moteur sont alimentés par une cuve 15 à niveau constant N Cette cuve alimente un circuit principal de jaillissement de com- -10 bustible qui ne sera pas décrit en détail car il peut être de constitution classique Il comportera en général un puits d'émulsion 47 alimenté depuis la cuve à niveau constant 15 et relié à un passage 16 débouchant au col d'un venturi 17 Un circuit de ralenti et de marche à faible charge comprend un canal 18 qui débouche en aval dans le conduit d'admission, d'une part, par un orifice de ralenti 19 situé en aval de la tranche du papillon 12 quelle que soit la position de ce der- nier et, d'autre part, par des-trous de progression 20, dits aussi "trous de by-pass", situés de façon à passer d'amont en aval de la tranche du papillon 12 lorsqu'on entrouvre ce dernier à partir de sa position d'ouverture minimale pour l'amener à la position montrée en 12 a. Le volet d'air 21 appartenant au dispositif de départ est porté par un axe excentré 22 Il est commandé soit manuel- lement à partir d'une tirette située au tableau de bord, soit automatiquement en fonction de la température du moteur, par exemple par une bilame Ce volet d'air 21 provoque, lors- qu'il est fermé alors que le moteur tourne, une dépression élevée au débouché du circuit principal de jaillissement. Le carburateur comporte encore une pompe d'accélération 23 La pompe représentée sur la Figure, du type à commande par dépression, comporte une chambre de volume variable 24 reliée à la cuve 15 par un canal d'aspiration 25 muni d'un-clapet d'aspiration 25 a Cette chambre 24 est également reliée au conduit d'admission par un canal de refoulement 26 La 2538856. -5- chambre 24 est Jélimitée par un organe de pompage mobile, constitué par une membrane souple 29 qui la sépare d'une chambre 30 reliée par un canal 31 à la partie du conduit d'admission 11 située en aval du papillon 12 Un ressort 32 contenu dans la chambre 30 tend à refouler la membrane dans un sens tendant à diminuer le volume de la chambre 24. Une but 45 e (non représentée) peut être prévue pour limiter ce déplacement. Le fonctionnement d'une telle pompe est bien connu. Lorsque le conducteur ouvre le papillon 12 alors que le moteur tourne, la dépression diminue dans la chambre 30 et le res- sort 32 repousse la membrane 29 et refoule du combustible de la chambre 24 vers le conduit d'admission 11 La pompe 23 remplit également un rôle d'enrichisseur sous charge, la dépression qui règne alors au col du venturi 17 étant suffisante pour aspirer du combustible de la chambre 24 vers le conduit - Dans le mode illustré de réalisation de l'invention, une électrovanne 40 destinée à être commandée par des impul- sions de rapport cyclique variable est interposée sur le conduit de refoulement 26 Cette électrovanne est commandée par un circuit électronique 41 capable de fournir des cré- neaux de courant de rapport cyclique variable entre O et 1, rapport déterminé par la valeur des signaux d'entrée qu'il reçoit de divers capteurs sensibles à des paramètres de fonctionnement du moteur. Le canal de refoulement de la pompe est prévu pour pouvoir alimenter le conduit d'admission soit directement, à proximité du col du venturi, soit par l'intermédiaire du canal 18 du circuit de ralenti Pour cela, l'orifice calibré 28 par lequel s'échappe le combustible provenant du canal 26 débouche dans le canal 18 du circuit de ralenti Le passage 42 d'amenée d'air au canal 18 est placé dans le pro- longement de l'orifice d'injection 28 Pour que l'injection dans le conduit d'admission s'effectue convenablement, le passage 42 est de section plus forte que celle de l'orifice 6 - 28: il ne s'agit pas là d'une sujétion particulière, un orifice d'entrée d'air étant toujours de diamètre supérieur à l'orifice d'entrée de combustible associé. Afin d'écarter l'inconvénient des pompes d'accélération habituelles à dépression, un orifice 43 de faible section relie la chambre à volume variable 24 de la pompe 23 à la cuve 15. Le circuit électronique 41 constitue une unité de calcul permettant d'élaborer le rapport cyclique des impulsions four- nies à l'électrovanne 40 à partir de divers signaux d'entrée. La fréquence des impulsions pourra être constante et fixée par un oscillateur incorporé au circuit 41 Plus fréquemment, elle sera fixée par la vitesse du moteur: il suffit pour cela de placer, par exemple sur le distributeur d'allumage, un capteur fournissant une impulsion par tour. Les signaux d'entrée reçus par le capteur doivent per- mettre de calculer le rapport cyclique à donner aux impulsions de commande de l'électrovanne au ralenti et à pleine charge. On peut choisir, comme informations correspondantes, la vitesse de rotation du moteur V fournie par un capteur 45 et l'angle d'ouverture a du papillon 12, fourni par un cap- teur 44 D'autres paramètres peuvent être utilisés, notamment la dépression qui règne en aval du papillon 12. De plus, pour calculer le rapport cyclique nécessaire lors du fonctionnement à froid, un signal représentatif de la température du moteur doit être fourni au circuit 41 Ce signal peut être obtenu à l'aide d'un capteur 46 soumis à la température de l'eau de refroidissement du moteur. En général, il sera avantageux d'utiliser un circuit 41 comportant une mémoire du type dit "cartographique", fournis- sant une valeur du rapport cyclique pour chaque couple de valeurs V,a A la valeur fournie par la mémoire est appliqué un coefficient de correction, additif ou multiplicatif, fonc- tion de la température e Enfin, le circuit 41 comportera des moyens de temporisation, permettant de fournir un signal de rapport cyclique 1 pendant un Intervalle de temps déter- miné (quelques secondes en général) après coupure de l'allumage. Le fonctionnement d'un tel carburateur est alors le suivant, lors des phases o intervient le circuit 41. Ralenti du moteur et progression Lorsque le moteur est au ralenti, c'està-dire que le papillon 12 est dans sa position d'ouverture minimale et que la vitesse est faible, la forte dépression qui règne dans le conduit d'admission Il en aval du papillon aspire du combus- tible Drovenant de la chambre 24 à travers un clapet anti-retour éventuel, le canal 26 et l'orifice calibré 28 qui joue le rôle de gicleur de ralenti En même temps, la dépression as- pire de l'air d'émulsion par le passage calibré 42 Le rapport cyclique des signaux fournis à l'électrovanne 40 est déterminé par le circuit 41 en fonction de la température 8 du moteur, ou d'un autre paramètre: cet effet se combine à celui du volet d'air 21 qui assure un enrichissement éner- gique au cours de la phase de lancement et au cours des premières secondes de fonctionnement. Coupure du circuit de ralenti en décélération Lorsque le capteur 44 indique que le papillon est fermé et que le capteur 45 indique que la vitesse dépasse un seuil correspondant à un fonctionnement en décélération, le circuit 41 excite l'électrovanne 40 en courant continu, ce qui coupe l'arrivée de combustible au moteur L'élément du circuit 41 nécessaire à cette fonction peut être très simple et se limi- ter à une porte indiquant la présence des deux conditions. Eventuellement, une troisième condition (dépression très for- te dans la tubulure d'admission, rapport de vitesse engagé ) peut être prévue Elle exige la présence d'un capteur supplémentaire. Etouffement lors de la coupure de l'allumage du moteur Sur certains moteurs, il est nécessaire d'arrêter l'arrivée de combustible par le circuit de ralenti lors de la coupure du contact d'allumage du moteur, pour éviter que ce dernier ne continue à fonctionner en auto-allumage. -8- Pour atteindre ce résultat, il suffit que le circuit 41 soit prévu pour fournir, pendant un laps de temps prédéterminé après coupure de l'allumage, un signal continu de fermeture de l'électrovanne 40. Cette temporisation permet de plus d'éviter que la pompe d'accélération 23, si elle est à commande pneumatique, n'en- voie le combustible contenu dans la chambre 24 vers le conduit d'admission 11 Il suffit pour cela que la durée de temporisa- tion (durée de fermeture de l'électrovanne 40 après coupure de l'allumage) soit suffisante pour que le combustible contenu dans la chambre 24 soit revenu dans la-cuve à niveau constant par l'orifice calibré 43 avant réouverture. Accélération: Lors de l'ouverture du papillon 12, la diminution de la dépression dans la chambre 30 provoque le déplacement de la membrane 29 par le ressort 32 (vers la droite sur la Figure). Du combustible est refoulé vers le conduit d'admission 11 par l'intermédiaire du canal de refoulement 26, de l'orifice cali- bré 28 et du passage 42 L'orifice 43 de retour à la cuve est évidemment de section nettement plus faible que l'orifice 28 Le passage 42, de plus forte section que l'orifice cali- bré 28, a avantageusement une forme tronconique évasée vers le haut. Le circuit 41 peut être prévu pour moduler la quantité de combustible envoyée par la pompe 23 en fonction de la température du moteur (ou d'autres paramètres, par exemple la brutalité de l'accélération) Pour cela, le circuit 41 règle le rapport cyclique d'ouverture de l'électrovanne 40 en fonction du signal représentatif de température fourni par le capteur 46 ou de tout autre signal représentatif d'un paramètre de l'accélération Il faut remarquer que l'on peut obtenir, à partir du signal d'ouverture fourni par le cap- teur 44, un signal de vitesse d'ouverture,par dérivation. Modulation de la richesse à pleine charge du moteur Lorsque le moteur fonctionne à pleine charge, c'est-à- dire que le papillon 12 est largement ouvert, la dépression -9- qui règne au col du venturi 17 aspire du combustible à partir de la chambre 24 par l'intermédiaire du passage 42, de l'orifice 28 et du canal de refoulement 26 Ce régime de fonctionnement peut être décelé à partir des signaux fournis par les capteurs 44 et 45 Le circuit 41 peut être prévu pour fournir alors à l'électrovanne 40 un signal de commande dont le rapport cyclique est déterminé par des valeurs pré-programmées en fonction d'un ou de plusieurs paramètres, oar exemple la vitesse du moteur. Ces valeurs sont contenues dans une mémoire associée au circuit 41. Fonctionnement à froid du moteur: Le carburateur montré sur la Figure comporte un volet de départ 21 qui, lorsqu'il est dans la position de fermeture o il est représenté, assure l'enrichissement élevé néces- saire au lancement du moteur Le papillon est alors maintenu dans une position de légère ouverture (position 12 a indi quée en tirets sur la Figure) pour que la dépression engendrée par le moteur soit transmise au débouché du système de jail- lissement principal 16 La commande du volet d'air 21 et celle du papillon peuvent être assurées par des moyens clas- siques, qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire ici Le volet de départ 21 est-prévu pour s'ouvrir rapidement après lancement du moteur La richesse nécessaire au fonctionnement convenable du moteur est ultérieurement assurée, au cours du réchauffement, par le circuit qui envoie à l'électrovanne un signal dont le rapport cyclique est essentiellement fonction du signal de température fourni par la sonde 46. Fonctionnement en marche stabilisée à température de régime normal: Le circuit 41 peut être prévu pour fournir alors à l'électrovanne 40 un courant continu de fermeture permanente. Mais le circuit peut également être prévu pour intervenir alors, en utilisant le fait que la dépression, provenant du col du venturi et du canal de ralenti 18, appliquée au débou- ché de l'orifice 28, permet d'aspirer du combustible à travers - la chambre 24 Ce débit peut être réglé par modulation du rapport cyclique des signaux de commande de l'électrovanne en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. En particulier, on peut alors réaliser un fonctionnement en boucle fermée en fournissant au circuit 41 un signal repré- sentatif de la composition des gaz d'échappement du moteur. Ce signal peut être fourni par une sonde lambda 48 (en ti- rets sur la Figure) plongeant dans le collecteur d'échappe- ment 49. Toutefois, cette complication ne sera généralement pas souhaitable, sauf si elle est nécessaire pour répondre aux exigences d'une législation contraignante en matière de pollution. On ne décrira pas ici la constitution du circuit 41, car on peut utiliser de nombreuses dispositions différentes. Toutefois, il faut noter que-ce circuit comportera générale- ment un organe de calcul numérique, par exemple un micro- processeur associé à une mémoire vive de travail et à des mémoires mortes de stockage de valeurs préprogrammées, ainsi qu'au moins un convertisseur analogique-numérique pour con- vertir les paramètres analogiques fournis par les capteurs en données numériques utilisables par l'unité de calcul. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation et, en particulier, elle est adaptable à un carburateur à dépression constante, dans lequel un organe d'étranglement auxiliaire mobile en fonction du débit qui parcourt le conduit d'admission donne à une section de passage de combustible vers le conduit d'admission une valeur fonction de sa position, elle-même représentative du débit d'air. -ú 538856 REVENDICATIONS 1 Carburateur pour moteur à combustion interne compor- tant un circuit principal de jaillissement de combustible débouchant au col d'un venturi ( 17) placé dans le conduit d'admission du carburateur, un circuit de ralenti et de marche à faible charge débouchant dans le conduit d'admis- sion en aval d'un organe d'étranglement ( 12) commandé par le conducteur et-un dispositif d'enrichissement pour amener au conduit d'admission un complément de combustible lors de certaines phases de fonctionnement d'un moteur alimenté par le carburateur, dispositif muni d'une électrovanne de réglage ( 40) alimentée par un circuit électronique sensible à au moins un paramètre de fonctionnement du moteur et'ca- pable de fournir des-impulsions de commande de rapport cyclique variable, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe de reprise ou d'accélération ( 23) munie d'un conduit d'admission équipé d'un clapet anti-retour et d'un canal de refoulement ( 26) alimentant le conduit d'admission et le circuit de ralenti en combustible, canal sur lequel est interposée ladite électrovanne, la pompe étant prévue pour que la dépression qui règne dans le conduit d'admission soit capable d'aspirer du combustible à travers la pompe. 2 Carburateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de refoulement ( 26) de la pompe débouche dans le conduit d'admission, à proximité du col du venturi, par l'intermédiaire de deux passages coaxiaux ( 28, 42) séparés par une chambre communiquant avec le circuit de ralenti ( 18) du carburateur, qui peut ne pas comporter d'autre alimentation en combustible que la pompe d'accélération. 3 Carburateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le passage ( 42) de communication entre la chambre et le conduit d'admission est de section supérieure au passage ( 28) de communication du canal de refoulement ( 26) avec le circuit de ralenti ( 18). 4 Carburateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'électrovanne ( 40) est du type-ouvert 2538856 J 12 - au repos et en ce que le circuit électronique ( 41) comporte une temporisation de maintien de l'électrovanne fermée pendant un délai prédéterminé après coupure de l'allumage du moteur. 5 Carburateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce-que la pompe d'accélération est du type commandé par dépression et comporte un orifice ( 43) de communication entre la chambre de volume variable et la cuve à niveau constant ( 15) qui l'alimente. 6 Carburateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un organe de calcul associé à une mémoire cartogra- phique fournissant une valeur du rapport cyclique des signaux appliqués à l'électrovanne pour chaque couple de valeurs de la vitesse de rotation du moteur et de l'angle d'ouverture de l'organe d'étranglement. 7 Carburateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit électronique est muni d'un capteur de tem- pérature du moteur et en ce qu'il est prévu pour appliquer un coefficient de correction, additif ou multiplicatif, au rapport cyclique en fonction de ladite température. 8 Carburateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit comporte des moyens de mémorisation faisant correspondre une valeur du rapport cyclique dés signaux appliqués à l'électrovanne à chaque valeur de température lors du fonctionnement au ralenti à froid. 9 Carburateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un volet d'air ( 21) à ouverture rapide après lancement du moteur. Carburateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le circuit électro- nique est prévu pour maintenir l'électrovanne en-position de fermeture lorsque les paramètres de fonctionnement du moteur indiquent un fonctionnement en décélération.