Brevet FR2545540A1 — publié le 19841109

L'invention se rapporte à l'alimentation des moeurs à explosions à allumage commandé et vise plus particulièrement un procédé et un dispositif de réglage de la richesse du mélange carburé fourni à un tel moteur. Dans un moteur à allumage commandé,il est courant de rechercher le maximum de couple à pleine charge en agissant sur les paramètres dont depend ce couple,c'est à dire le débit d'air et le débit de carburant.Malheureuse- ment,ce procédé ne permet pas d'optimiser le couple comme il serait souhaitable,car les débits respectifs d'air et de carburant ne sont mesurés qu'aproximativementDe plus,le réglage réalisé s'éloigne encore plus de sa valeur ideale lorsque le moteur est froid et/ou lorsque la température de l'air et la pression atmosphérique s'eloignent des valeurs moyennes habituelles L'invention a pour but de remédier à ces in convenientsegr ce à un procédé assurant un dosage idéal du mélange carburéDnotamment,dans tous les cas d'utilisation à pleine charge du moteur. Le procédé d'alimentation suivant l'invention, d'un moteur à allumage commandé comprenant un dispositif de dosage du carburant introduit dans les cylindres est caractérisé en ce que l'on mesure la pression de crete dans la chambre d'explosions d'au moins un cylindre du moteur et l'on agit sur levdispositif de dosage de carburant de manière à maintenir à une valeur maximale cette pression de crete. Le calcul et l'expérience montrent que,toutes choses égales par ailleurs,le couple fourni par le moteur et la pression de crete dans la chambre d'explosions varient dans le même sens de sorte que si la pression de crête est maintenue à une valeur maximale, le couple obtenu est également maximal. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé,caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de la pression de crete dans la chambre d'explosions d'au moins un cylindre du moteur, associé à un circuit de commande dit " de recherche de maximum " qui commande le dispositif de dosage du carburant pour accroître et réduire alternativement son débit afin de maintenir la pression de crete à sa valeur maximale. De préférence,dans le cas d'un moteur à carburateur, le dispositif de dosage associé au circuit de commande est monté en parallèle avec un dispositif fixe assurant une richesse inférieure à la stoechiométrie,par exemple entre 0,90 et 0,95. Dans une application particulière,le circuit de commande est également associé à un capteur de la température des gaz d'échappement du moteur, des moyens de commutation actionnés en fonction de la ch-irge du moteur étant prévus pour relier l'entrée de ce-circuit soit au capteur de la pression régnant dans la chambre d'explosions,soit au capteur de la température des gaz d'échalapemento De préférence encore,il est prévu un moyen de neutralisation des moyens de commutation,,en vue de maintenir la liaison entre le circuit de command et le capteur de pression lorsque la température du moteur est inférieure à une valeur prédéterminée, afin de faciliter la mise en route à froid. Un exemple de réalisation de l'invention fait l'objet de la description qui suit,en référence aux dessins joints dans lesquels - la Fig.l est un schéma ltensemble d'un dispositif d'alimentation suivant l'invenLion - la Fig.2 est une vue e détail d'un carburateur agencé pour la mise en oeuvre de l'invention - la Fig3 est un organigramme illustrant l'asservissement réalisé ; et - la Fig.4 est un schéma d'un circuit de commande de type analogique pouvant réaliser cet asservissement. En se référant d'abord à le Fig.l,un moteur à explosions 1 à allumage coi mandé est représenté par une partie d'un cylindre 2 dans lequel une chambre à explosi9ns 3est délimitée entre un piston 4 et une culasse 5. Le mélange carburé,élaboré dans un carburateur 6,parvient à la chambre 3 ar une tubulure d'admission 7.Les gaz brûlés sont évacués par un conduit d'échappement 8 sur le parcours duquel est disposée une chambre 9 qui peut contenir la somme des; gaz brulés refoulés au cours de plusieurs cycles successifs Dans la paroi du cylindre 2, au delà du point mort haut du piston 4,est disposé un capteur de pression à quartz 10 qui permet de mesurer la pression dans la chambre d'explosions 3.L'information fournie par le capteur 10, amplifiée par un amplificateur 111 parvient à un premier contact fixe 12 d'un inverseur 13 dont un second contact fixe 14 reçoit un signal fourni par un capteur 15 de la tempéra ture des gaz d'échappement dans la chambre 9.Le contact mobile 16 de l'inverseur 13 est relié électriquement à l'en- trée d'un circuit de commande 17 dont la sortie est reliée à un moteur pas à pas 18,associé au carburateur 6,et dont le rale sera expliqué plus loin. Le contact mobile 16est relié mécaniquement à une membrane souple 19 d'une capsule à dépression 20 dont la chambre de travail 21 coununique avec la tubulure d'admission 7 par un conduit 22.Un ressort 23 repousse la membrane 19 dans le sens pour lequel le contact mobile 16 assure la liaison entre le contact fixe 12 et le calculateur électronique -17. La chambre de travail 41 de la capsule 20 communique en outre avec l'atmosphère par un orifice 24 obturable par un pointeau 25 actionné par un élément à cire dilatable 26 relié à un capteur 27 de la température de l'eau de refroidissement du moteur 1. En se référant - la Fig.2,le carburateur 6 comprend,notamment,une cuve 28 à niveau constant, un venturi 29et un papillon de gaz 30.Un gicleur 31 est relié à un puits 32 dont la partie inférieure communique avec la cuve 28 par deux canaux 33,34.Un gicleur fixe 35,placé à l'entrée du canal 33,permet de lisser passer une quants té de carburant qui correspond, pour le mélange carburé, à une richesse légèrement inférieure à la stoechiométrie,par exemple entre 0,90 et 0,95. Le canal 34,relié àla cuve 28 par un passage 36,a une section libre variable en fonction de la position d'une aiguille 37 actionnée en translation par le moteur pas à pas 18. Le schéma de la Fig.3 comporte un déclencheur récurrent 40 ; un commutateur 41 commandant l'alimen- tation de deux actionneurs 42,43 (ou bien 3.'un seul actionneur tel le moteur 18,- pouvant tourner dans des sens opposés) zont l'un provoque une augmentaticn t R de la richesse tandis que l'autre entraîne une diminution -AR de cette richesse ; la chambre de combustion 3 dans l quelle est détectée la pression:et des moyens 44 permettait d'évaluer le signe de la variation de pression de crête dans la chambre de combustion et,si cette variation est légative,de commander le changement de position du commutateur 41. Le circuit de- commande :Sésirné globale -itent par la référence 17 sur la Fig.1 qui correspond à l'organismme de la Fig.3ipeut être par exemple tel que représenté schématiquement sur la Fig.4. Ce circuit comprend - des moyens 50 pour détecter les valeurs de crête du signal fourni par le capteur de pression 10 - des moyens 51 pour mettre en mémoire deux valeurs de crête sucessives désignées par Pin l et Pc n - un comparateur 52 permettant de comparer les valeurs des deux valeurs Pcn-1 et Pcn ,ce comparateur étant agencé pour ne fournir un signas de sortie que si Pcn - Pcn-1 est négatif - une porte ET 53 dont une entrée est reliée à la sortie du comparateur 5 ;; - un générateur 54 de signaux récurrents dont la durée est au moins égale à l'intervalle séparant deux valeurs maximales du signal de pression, et dont la fréquence est choisie pour déterminer le rythme avec lequel on souhaite modifier la commande de l'actionneur que constitue le moteur pas à pas 18.Les signaux fournis par le générateur sont appliqués à la deuxième entrée de la porte ET 53 ; - une b scuIe bistable 55 dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur 52,et dont les sorties sont reliées respectivement à deux dispositifs 56,57 d'actionnement d'un commutateur 58.Ce dernier permet,selon la position qu'il occupe,d'alimenter le moteur 18 à partir de l'une ou l'autre de deux sources de tension de signes opposés, + V et - V fournissant des impl:lsions de courant a a de durée convenable. Bien entendu,cette représentation n'est que schématique et l'homme de l'art a à sa disposition différents moyens pour remplir les fonctions recherchées,ces moyens pouvant être de type analogique ,numérique ou mixte. Dans le cas d'utilisation des moyens numeriques,des convertisseurs analogique -numérique et numérique-analogique doivent être prévus,respectivement en amont et en aval du circuit de commande. Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant. Lorsque le moteur est utilisé à pleine charge, le papillon des gaz 30 est grand ouvert et la dépression est très faible dans la tubulure 7 et donc dans la chambre de travail 21 de la capsule 20.La membrane 19 est repoussée par le ressort 23 et le contact 16 de l'inverseur 13 assure la liaison entre le contact fixe 12 et le circuit de commande qui reçoit alors un signal représentatif de la pression régnant dan la chambre d'explosions 3. L'asservissement ayant pour but de rechercher un maximum, le circuit 17 constitue une boucle de poursuite active qui procède en permanence à des essais en exécutant des cycles action-évaluation afin de corriger la commande en fonction du résultat obtenu au cours du cycle précédent. Soit R la richesse du mélange sortant du carburateur 6.A chaque cycle d'action-évaluation,on provoque une variation de cette richesse,d'amplitude déterminée ss R, que l'on notera + ss R si la variation est positive et - ss R si elle est négative (voir Fig.3) Selon que l'organe d'évaluation constate que l'action numéro n a entraîné une augmzntation ou une diminution de la pression de crête atteinte dans la chambre d'explosions 3,le commutateur est maintenu en position ou basculé et l'action n + 1 sera de meme signe ou de signe opposé à l'action numéro n. Lorsque le moteur 1 n'est pas utilisé à pleine charge,la dépression qui apparaît dans la tubulure 7 est transmise dans la chambre de travail 21 de la capsule 20.Si le moteur 1 est suffisamment chaud,l'orifice 24 est fermé par le pointeau 25 et la dépression entraîne la membrane 19 contre l'action du ressort 23.Le contact mobile 16 de llinverseur 13 bascule alors sur le contact fixe 14 et le circuit de commande 17 reçoit un signal représentatif de la température des gaz d'échappement. Ce circuit de commande fonctionne alors comme précédemment,mais pour obtenir le maximum de température des gaz d'échappement.Or,on sait que ce maximum est obtenu lorsque la richesse correspond au mélange stoechiométrique (R = 1),ce qui réalise le mouilleur compromis consommation spécifique-agrément de conduite.La chambre 9 constitue un volant qui réalise une intégration entre plusieurs cycles successifs du moteur 1,par effet de volume,afin d'éliminer les dispersions. Lorsque le moteur 1 est froid,l'élément à cire dilatable 26 maintient le pointeau 25 à distance de l'orifice 24,si bien qu'aucune dépression ne peut apparaître dans la chambre de travail 21 de la capsule 20.L'inverseur 13 envoie donc au circuit de commande 17 un signal représentatif de la pression régnant dans la chambre d'explosions 3,quelle que soit la charge du moteur 1.On élabore alors un mélange carburé plus riche que le mélange stoechioma'trique,ce qui facilite la mise en route du moteur. Dans ce qui précède,on a montré l'application du procédé à un moteur à carburateur.Le même procédé peut naturellement être utilisé sur un moteur à injection d'essence,le circuit de commande agissant alors sur le dispositif d'injection pour accroltre et réduire alternativement la durée des périodes d'injection et donc la quantité de carburant injectée. - REVENDICATIONS 1 - procédé de réglage de l'alimentation en mélange carburé d'un moteur à explosions à allumage commandé, caractérisé en ce qu'on mesure la pression de crête dans au moins une chambre d'explosions (3) du moteur et l'on dose la quantité de carburant fournie au moteur de manière à maintenir a une valeur maximale la valeur de cette pression de crête. 2 - Procédé suivant la revendication l,carac- térisé en ce qu'on détecte la pression régnant dans au moins une chambre d'explosions (3) du moteur,on détermi- ne des valeurs de crête successives de cette pression (Pcn-1,Pcn) on compare lesdites valeurs successives (pcn-1,Pcn) et si Pcn-P cn-1 est négatif on inverse le sens de variation du dosage de la quantité de carburant fournie au moteur. 3 - Procédé suivant la revendication 1,carac- térisé en ce qu 'on alimente le moteur,d'une part,avec un dispositif de dosage fixe (35) assurant une richesse inférieure à la stoechiométrie et, d'autre part,avec un dispositif de dosage variable (36,37) asservi à l'évolution de la pression de crête dans au moins une chambre d'explosions du moteur. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce qu'on détecte également la température des gaz d'échappement du moteur et,en fonction de la charge du moteur,on dose la quantité de carburant fournie au moteur pour maintenir à une valeur maxima le,soit la pression de crotte dans la ou chaque chambre d'explosions,soit la température des ga7. d'échappement. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on dose la quantité de carburant fournie au moteur pour maintenir à une valeur maximale la pression de crête, indépendamment de la charge du moteur, lorsque la température du moteur est inférieure à une valeur déterminée. 6-- Dispositif d'alimentation pour moteur à explosions à allumage commandé, comprenant un dispositif (6) de dosage de la quantité de carburant fournie au moteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de pression (10) associé à au moins une chambre d'explosions (3) du moteur, et un circuit de commande (17) dit "de recherche de maximum", qui commande le dispositif de dosage pour alternativement accroître et réduire son débit, de façon à maintenir à une valeur maximale la pression de crête dans la ou chaque chambre d'explosion du moteur. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de commande (17) comporte des moyens (50) pour détecter les valeurs de crête du signal de pression fourni par le capteur (10), des moyens (51) pour mettre en mémoire deux valeurs de crête successives (Pc et Po )/ des moyens (52) pour comparer ces deux valeurs, et des moyens (53 à 58) pour inverser le sens d'actionnement du dispositif de dosage si la comparaison effectuée montre que la pression de crête décroît. 8 - Dispositif suivant la revendication 6, ca ractérisé en ce que le dispositif dosage (36, 37) associé au circuit de commande (17) est monté en parallèle avec un dispositif de dosage fixe (35) assurant une richesse inférieure à la stoechiométrie. 9 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un capteur (15) de la température des gaz d'échappement du moteur, les deux capteurs de pression (10) et de température (15) étant reliés au circuit de commande (17) par l'intermédiaire d'un com mutateur (13) commandé en fonction d'un paramètre représentatif de la charge du moteur, par exemple en fonction dela dépression régnant dans la tubulure d'admission t7). 10 - Dispositif suivant la revendication 9, ca ractérisé en ce que le commutateur (13) est commandé par une capsule à dépression (20) dont une chambre de travail (21) est reliée à la tubulure dgadmission (7) du moteur, cette chambre pouvant être mise à l'atmosphère sous la commande d'un organe (25, 26) sensible à la température du moteur.