Brevet FR2541373A1 — publié le 19840824

La présente invention se rapporte à un système de recirculation des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, qui réduit la formation d'agents polluants dans les gaz d'échappement en abaissant la température de combustion par recyclage d'une partie des gaz d'échappement vers le système d'admission du moteur. Dans des moteurs à combustion interne, et en particulier les moteurs à essence, il se forme de grandes quantités d'oxyde d'azote (N Os) tandis que la température 1 o de combustion augmente dans certainesconditionsde fonctionnement Pour empêcher la formation de NOS, un- système de recirculation des gaz d'échappement (ayant ci-après pour abréviation système EGR) qui abaisse la température de combustion en ienvoyant une partie des gaz inertes d'échappement vers la chambre de combustion a été utilisé Le système EGR ouvre ou ferme usuellement une vanne de recirculation des gaz d'échappement (EGR) qui contrôle la quantité de gaz d'échappement retournés selon les conditior s de fonctionnement qui se manifestent sous forme de changement de la température de l'eau de refroidissement et de la dépression au moteur Il y a un système EGR, par exemple, qui introduit la dépression au moteur du système d'admission à travers une vanne de changement vers une chambre à membrane pour ouvrir ou fermer une vanne de recirculation des gaz d'échappement (EGR) connectée à la membrane en un temps préétabli. Avec un autre système EGR, les conditions de fonctionnement du moteur sont transformées en signaux électriques. En utilisant ces signaux, la quantité d'ouverture de la vanne EGR qui est nécessaire pour obtenir la condition. souhaitée de fonctionnement est calculée Alors, le dispo- sitif de commande émet un signal permettant à la vanne de EGR de s'ouvrir ou de sefermer à l'étendoesouhaitée Avec ce dernier type, la quantité souhaitée d'ouverture de la vanne a est établie en se basant sur les conditions de fonctionnement du moteur à des intervalles d'échantillon- nage Ts comme le montre la figure 1 Tandis que la quantité souhaitée a varie et s'écarte de 1 de la quantité réelle de levée b, qui représente l'étenaue sur laquelle la vanne de EGR s'ouvre ou se ferme réellement, le dispositif de commande produit une impulsion ayant une largeur dans le temps Tpwl qui est proportionnelle à la différence El, que l'on transforme alors en un signal de mise en action f d'un solénoide d'ouverture de la vanne Ensuite, un temps de repos Tw d'une longueur donnée est prévu pour stabiliser la commande Cependant quand l'impulsion Tpwl est émise, il est impossible de passer à l'action suivante jusqu'à ce que le temps de repos Tw soit passé Ainsi même si la valeur souhaitée a change au point T 2 le signal de mise en action f continue à une largeur dans le temps de T pwl C'est quand le point T 3 est atteint, après passage du temps de repos T wqu'une impulsion ayant une largeur dans le temps de Tpw 2 proportionnelle à la différence ú 2 est émise Comme on peut le comprendre à la lecture de ce qui précède, le système EGR convention- nel du type décrit ne permet pas d'éviter de perdre un temps aussi important que TL En conséquenice, la position réelle (ou quantité de levée) b de la vanne de EGR peut être ajustée de manière très conforme avec un léger changement de la valeur souhaitée a comme le montre la figure 2 (a) Mais il est quelquefois iminossible de suivre si précisément lorsque les changements sont aussi brusques que ceux iontrés en (b) sur la figure 2. ) Sur les figures 1 et 2, la lettre f désigne un signal de mise en action qui force la vînnede EGR à se déplacer en direction d'ouverture et la lettre, désigne un signal de mise en action forçant la même vanne à se déplacer en direction de fermeture. La présente invention a pour objet un système EGR équipé d'une vanne de EGR pouvant suivre, sans retardtout changement brusque de la quantité souhaitée d'ouverture de la vanne. Afin d'atteindre cet objectif, un système de recirculation des gaz d'échappement (EGR} pour le moteur à combustion interne selon l'invention comprend, en combinaison, un passage de recirculation des gaz d'échappement à travers lequel une partie des gaz d'échappement est renvoyée vers le système diradmission, une vanne de commandede recirculation des gaz d'échappement prévue dans ledit passage, un moyen actionnant ladite vanne de commande de façon que son ouverture change continuellemernt, un capteur d'ouverture de la vanne qui produit un signal d'ouverture réelle de la vanne correspondant à l'ouverture réelle de ladite vanne de commande, un moyen de détection des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne, et un dispositif principal de commande appliquant un signal de sortie audit moyen de mise en action de la vanne, le dispositif principal de commande étant équipé. d'un moyen établissant une quantité souhaitée d'ouverture de ladite vanne de conmmande en se basant sur un si a L émis par ledit moyen de détection, un moyen de comparaison détectant la différence entre la quantité souha te d'ouverture et l'ouverture réelle de la vanne d tectée par ledit capteur d'ouverture de la va=e, un mmen qui détecte, juge et établit un charngement brwsme de la quantité souhaitée d'ouverture, un mcen étahblissant un temps donné de repos, et un moyen de mise en action d'impulsion appliquant un signal de sortie audit moyen de mise en action de la vanne et adapté à retenir la sortie du signal suivant de mise en action pendant le temps de repos préétabli par ledit moyen ajustant le temps de repos après que ledit moyen de mise en action d'impulsion a émis un signal de mise en action dont la longueur correspond à la différence détectée par ledit moyen de comparaison et émet un signal de mise en action dont la longueur correspond à une nouvelle différence, en se basant sur le signal fourni par ledit moyen jugeant un changement brusque, quand la valeur souhaitée change brusquement Plus brièvement, le système EGR selon l'invention comprend un dispositif principal de commande qui applique un signal de mise en action au moyen de mise en action de la vanne qui maintient l'ouverture d'une vanne de EGR à un niveau souhaité. En particulier, le dispositif principal de commande a une fonction caractéristique pour détecter un changement brusque de l'ouverture souhaitée de la vanne au moyen dudit moyen jugeant un changement brusque, pour arrêter immédiatement le fonctionnement normal et émettre un signal de mise en action correspondant à une ouverture nouvellement établie et souhaitée de la vanne. En conséquence, le système de EGR selon l'invention permlet de contrôler louverture d'une vanne de EGR à la quantité souhaitée non seulement en condition normale de fonctionnement mais également quand l'ouverture souhaitée de la vanne change brusquement. L'invention sera mieux comraprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrpntun mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 montre un schéma des temps de fonctionnement d'un système EGR conventionnel; la figure 2 montre des schémas des temps de fonctionnement d'un système EGR conventionnel sans mise en action forcée, la quantité de levée de la vanne étant indiquée en abscisse et le temps en ordonnée; la figure 3 donne un schéma bloc des éléments essentiels d'un système EGR selon les principes de l'invention; la figure 4 est un schéma des temps de fonctionnement du système EGR de la figure 3; et la figure S montre des schémas des temps de fonctionnement d'un système EGR selon l'invention, avec mise en action forcée, la quantité de levée étant indiquée en abscisse et le temps en ordonnée La présente invention sera décrite ci- après en plus de détail en se référant aux dessins joints o les lettres utilisées sur la figure 1, comme a, b. f, a et T sont également utilis O es sur les autres figures pour désigner des pièces semblables si cela ne provoque pas de confusion La figure 3 montre un système EGR 1 selon les principes de l'invention. Ce système ouvre et -y ferme un passage de recir- culation côté échappement 2 communiquant avec le système d'échappement d'un moteur à essence, non représenté, et un passage de recirculation côté admission 3 communiquant avec le système d'admission du même moteur au moyen d'une vanne 4 de EGR Le corps de la vanne 4 est une vanne à pointeau qui change 1 'aire en coupe transversale effective du passage de recirculation tandis qu'elle monte ou descend en direction d'élévation indiquée par A La quantité des gaz d'échappement en recirculation varie proportionnellement à l'aire effective en section transversale La vanne de EGR 4 p dont l'ouverture ou quantité de levée est modifiée par un moyen 5 d'entraînement de la vanne> comprend une membrane 6 qui est pourvue d'un ressort de retour, une chambre sous vide 7 scellée par la membrane 6, un passage sous vide 8 et un passage à l'atmosphère 9 communiquant tous deux avec la chambre 7, une première vanne à solénoïde 10 qui ouvre et ferme lepassage sous vide 8 et une seconde vanne à solénoïde 11 qui- ouvre et ferme le passage à l'atmosphère 9 Le chiffre de référence 12 désigne une source de dépression qui peut être la dépression passage d'admission ou bien un réservoir de dépression équipé d'une pompe à dépression ou vide non représenté A la vanne de EGR 4 est attaché un capteur de déplacement de la vanne (ci-après capteur de levée) 13 qui produit un signal de déplacement réel correspondant à la quantité de levée b qui détermine l'ouverture de la vanne 4 de EGR Ce signal de déplacement réel est appliqué en tant que signal de contre-réaction à un dispositif principal de commande 14 qui sera décrit ci-après. Le dispositif principal de commande 14 est connecté aux première et seconde vannes à solénoïde 10 et 11 Le dispositif 14 est formé d'un microcalculateur comme cela est fonctionnellement montré sur la figure 3 Le dispositif principal 14 a un moyen d'ajustement de cible 15 auquel sont connectés un capteur de température 16 qui émet un signal électrique selon la température de l'eau de refroidissement, un capteur de charge 17 qui émet un signal électrique selon la charge du moteur, et un capteur de tours du moteur 18 qui émet un signal électrique selon les tours du moteur En se basant sur les signaux fournis par ces capteurs, le moyen d'ajustement de cible 15 détecte les conditions de fonctionnement du moteur et détermine la quantité des gaz d'échappement en recircu- lation qui est adaptée en utilisant des données carac- téristiques précédemment introduites Ensuite, la quantité de levée de la vanne de EGR 4 pour produire la quantité déterminée de gaz d'échappement en recir- cul:ation est dérivée d'une autre donnée caractéristique introduite au préalable La quantité dérivée de levée devient une cible a qui est émise en tant que signal de cible Va. Le signal de cible V du moyen d'ajustement de a cible 15 est appliqué à un comparateur 20 et un dispositif qui juge un changement brusque de la quantité d'ouverture souhaitée et établit un signal correspondant (ci-après- appelé moyen d'ajustement d'urgence) 21 Recevant le signal de cible Va et le signal de déplacement réel V du capteur de levée 13, le comparateur 20 applique un signal différentiel V (qui correspond à la différence ú entre la valeur de cible a et la quantité de levée réelle à un moyen de mise en action d'impulsion 22. Le moyen de mise en action 22 produit une impulsion dont la largeur, dans le temps, est proportion- nelle au signal différentiel V comme signal de mise en action. Selon que la différence est positive ou négative (dans ce cas ú et ú 2 que l'on peut voir sur la figure 4 sont respectivement positif et négatif) ou que la vanne doit être élevée ou abaissée, l'impulsion est appliquée à la première vanne à solénoïde 10 ou à la seconde vanne à solénoïde 11 Les chiffres de référence 23 et 24 désignent respectivement un moyen d'ajustement de zone aveugle et un moyen d'ajustement de temps de repos. Le moyen d'ajustement de zone aveugle 23 arrête l'action de génération d'impulsion du moyen de mise en action 22 quand la différence ú 1 est endessous de la valeur préétablie PE (voir figure 4) Le moyen d'ajustement du temps de repos 24 établit un temps de repos T y pendant lequel le résultat de la mise en action induite par impulsion n'apparaît pas dans la quantité réelle de levée b à cause du retard de fonctionnement de tout le système de commande et retient la production d'une nouvelle impulsion pendant ce temps. Le moyen d'ajustement d'urgence 21 détecte un changement de la valeur recherchée a et permet au moyen de mise en action 22 de suivre-un motif de mise en action forcéequand le changement dépasse une limite préétablie Quand ce motif s'établit, toutes les actions établies par les signaux de mise en action comprenant la production d'une impulsion et l'attente du passage du temps de repos Tw sont forcément arrêtées Alors, le moyen de mise en action 22 est forcé à émettre un nouveau signal de mise en action qui correspond à une nouvelle valeur de cible à ce moment En effet, le moyen de mise en action 22 émet une impulsion dont la largeur dans le temps correspond à la différence entre la nouvelle valeur de cible et la quantité de levée réelle sous forme d'un signal d'entraînement f ou En se référant maintenant au schéma des temps de la figure 4, on décrira le fonctionnement du système EGR 1 de la figure 3. On suppose que les conditions de fonctionnement du moteur détectéespar le capteur de température 16, le capteur de charge 17 et le capteur de toursdu moteur 18 donnziltun fonctionnement normal suivant l'accomplissement de l'échauffement et que la quantité de levée, réelle b de la vanne de EGR 4 est sensiblement égale à la valeur voulue a Si la valeur voulue ou de cible a change fortement dans la direction-pour élever la vanne de EGR avec un changement des conditions de fonctionnement du moteur qui a lieu pendant une période d'échantillonnage Ts, une impulsion d'une largeur dans le temps de Tpwl, proportionnelle à la différence ú 1 ' est appliqué en tant que signal de mise en action f à la première vanne à solénoïde 10 Alors, la vanne de EGR 4 monte, avec un retard indiqué par la ligne en pointillé, avec un changement résultant de la quantité de levée réelle b. Si la valeur de cible a change de nouveau au point T 2 pendant la largeur de temps Tpwl et que le rapport de changement da dépasse une limite préétablie, le moyen d'ajustement d'urgence 21 met le moyen de mise en action 22 en motif d'entraînement forcé, et le signal de mise en action f est arrêté et une impulsion dont la largeur dans le temps est de Tpw, proportionnelle à la différence,2 à ce point dans le temps T 2 est appliquée à la seconde vanne à solénoïde 11 en tant que signal de mise en action y La production d'impulsion est alors arrêtée parce que le moteur fonctionne normalement, avec la valeur de cible a restant inchangée pendant la largeur de temps Tpw 2 et la différence restant plus faible que la valeur préétablie PE même après le passage du temps de repos T w Avec le système de EGR qui vient d'être décrit en se référant à la figure 3, le moyen d'ajustement d'urgence 21 met le moyen de mise en action 22 en motif de mise en action forcéepour émettre un signal de mise en action correspondant à une nouvelle valeur de cible quand la valeur de cible a change brusquement, arrêtant le fonctionnement normal Cela élimine la perte de temps TL que l'on peut voir sur la figure 1 et impartit une meilleure réponse au système de EGR 1. La figure 5 montre des schémas des temps du système de EGR 1 qui fonctionne avec des valeurs de cible: semblables à celles de la-figure 2 Dans le cas montré en (c) sur la figure 5 o la valeur de cible a change fortement, le motif de mise en action forcée s'établit, contrairement au cas de la figure 1 (c), pour maintenir une réponse suffisante afin de permettre à la quantité de levée' réelle b de suivre le changement de la valeur de cible a avec un retard minimum Quand la valeur de cible a ne change que faiblement comme cela est indiqué en (a) et (b) sur la figure 5 cependant, un temps approprié de repos ne peut être pris et par suite la quantité de levée réelle b ne peut suivre avec précision le signal de mise en action f ou g ce qui conduit à-la présence répétée d'une suroscillation Pl ou d'une sousoscillatibn P 2 avec pour résultat des à- coups Cependant, si le niveau de référence pour juger un changement brusque de la valeur de cible est établi en tenant compte de ces à-coups (de façon que par exemple un fonctionnement normal continuequand le changement de la valeur de cible a est de la grandeur montrée en (a) et (b) sur la figure 5), la réponse S peut être améliorée sans nuire à la stabilité du système. L'appareil de mise en action de la vanne dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit comprend la membrane 6, la source de dépression 12, les première et seconde vannesà solénoïde 10 et 11 et ainsi de suite. La vanne de EGR peut être actionnée par un piston glissant dans un cylindre à air, au lieu de la membrane 6, ou bien par des vannes à solénolde seules. REVENDICATIONS 1 Système de recirculation des gaz d'échappe- ment pour un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend un passage de recirculation des gaz d'échappement par o une partie des gaz d'échappement est renvoyée au système d'admission, une vanne de commande de recirculation des gaz d'échappement ( 4) prévue dans ledit passage, un moyen ( 5) actionnant ladite vanne de façon que son ouverture change continuel- lement, un capteur d'oi'verture de la vanne ( 13) produisant un signal d'ouverture réelle de lavanne correspondant à l'ouverture réelle de la vanne de commande, un moyen de détection ( 17, 18) pour détecter les conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne, et un dispositif principal de commande ( 14) appliquant un signal de sortie audit moyen de mise en action de la vannes le dispositif principal de commande étant équipé d'un moyen ajustant une quantité souhaitée d'ouverture de ladite vanne de commande basée sur un signal appliqué par ledit moyen de détection, un moyen de comparaison ( 20) détectant la différence entre la quantité souhaitée d'ouverture et l'ouverture réelle de la vanne détectée par ledit capteur d'ouverture de la vanne, un moyen ( 21) qui détecte, juge et établit un changement brusque de la quantité souhaitée d'ouverture, un moyen ( 24) établissant une longueur donnée de temps de repos, et un moyen de mise en action d'impulsion ( 21) appliquant un signal de sortie audit moyen de mise en action de la vanne et pouvant retenir la sortie du signal suivant de mise en action pendant le temps de repos préétabli par ledit moyen d'ajustement du temps de repos après que ledit moyen de mise en action d'impulsion a émis un signal de mise en action dont la longeur correspond à la différence détectée par ledit moyen de comparaison et émet un signal de mise en action dont la longueur correspond à une nouvelle différence basée sur le signal appliqué par ledit moyen jugeant un changement brusque, quand la valeur souhaitée change brusquement 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mise en action de la vanne précité comprend une chambre à dépression cmmuniquant avec une source de dépression par une iremière vanne à solénoïde et avec l'atmosphère par une seconde vanne à solénolde et une membrane adaptée à se déplacer en réponse a la d-pr:ession dans laditechambre et connectle a une ranne de comande de recirculation des gaz d'échappement. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mise en action d'impulsion pour appliquer un signal pour actionner la vanne de commande de recirculation des gaz d'échappement en direction d'ouverture à ladite vanne à solénoïde et un signal pour actionner la vanne de commande de recirculation des gaz d'échappement en direction de fermeture à ladite seconde vanne. 4 Système selon la revendication 1, caractériséS en ce qu'ril comprend un capteur de temperature prodỉsant un signal électrique selon la température de l'eau de refroidissement, un capteur de charge produisant um sigma L électrique selon la charge du moteur et un capteur de tours du moteur produisant un signal électrique selon les tours du moteur qui, en combinaison, servent de moyen de détection pour détecter les conditions de fonctionnement du moteur. 5 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif principal de commande équipé d'un moyen d'ajustement de zone aveugle qui force le moyen de mise en action d'impulsion à arrêter la production d'un signal de sortie quand la différence n'atteint pas une limite préétablie.