Brevet FR2558897A1 — publié le 19850802

1.-- "Dispositif permettant de régler la température de l'air aspiré par des moteurs à combustion interne." L'invention concerne un dispositif permettant de régler la température de l'air aspiré par des moteurs à combustion interne, avec un clapet de commande susceptible de pivoter dans la tubulure d'aspiration d'un filtre à air pour commander simultanément l'orifice de passage d'un canal d'air chaud et d'un canal d'air froid, clapet sur lequel agit un mo- teur de réglage par l'intermédiaire d'une tringlerie d'entrai- nement et avec un détecteur de température disposé en aval du clapet de commande et qui délivre les signaux de tempéra- ture à un convertisseur de valeur de mesure commandant le moteur de réglage. Un dispositif de ce type est connu (DE-OS 29 35 009). Dans ce dispositif, le moteur de réglage revêt la forme d'une capsule barométrique avec une membrane agis- sant sur la tringlerie d'entraînement, une résistance chauf- fante étant contenue à l'intérieur de la capsule baromètri- que remplie d'air. Le convertisseur de valeur de mesure laisse alors circuler, en fonction des valeurs souhaitées, un courant déterminé dans la résistance chauffante, qui se traduit par une extension déterminée de la capsule baromètri- que et donc, par un réglage déterminé du clapet de commande. On connaît également un dispositif de ce type (DE-OS 28 33 833) dans lequel le moteur de réglage est un moteur de réglage pneumatique entraîné par une pompe à Jair 2.- à armature oscillante. La pompe à air à armature oscillante est commandée par le convertisseur de valeur de mesure. Ces deux solutions connues ont fait leur preuve. Le problème général rencontré dans la régula- tion de l'air aspiré par des moteurs à combustion consiste à déplacer le clapet de commande rapidement pour un écart important entre la valeur réelle et la valeur de consigne et de façon toujours plus lente lorsqu'on se rapproche tou- jours davantage du point d'équilibre du système asservi. Les signaux de commande ne dépendent ainsi pas uniquement de l'écart entre la valeur réelle et la valeur de consigne, mais également de la variation dans le temps de cet écart. L'invention a pour but de créer une régulation de l'air aspiré par des moteurs à combustion, dont le compor- tement de réglage soit largement amélioré et pour lequel, no- tamment au voisinage du point d'équilibre du système asservi, la précision puisse être augmentée. Il doit être en outre pos- sible avec des moyens simples, de faire entrer en ligne de compte pour la régulation le plus grand nombre de paramètres possibles. Pour atteindre ce but, il est prévu, conformé- ment à l'invention, que le moteur de réglage est un moteur électrique et que le convertisseur de valeur de mesure délivre des signaux de commande sous forme d'impulsions dont la fré- quence est susceptible d'être modifiée en fonction des si- gnaux de température.Grâce à la modification de la fréquence des signaux pulsés, la vitesse de rotation du moteur électri- que peut être modifiée sans que le couple délivré par le mo- teur électrique soit réduit. On peut ainsi, même pour de bas- ses vitesses de rotation, donc au voisinage du point d'équi- libre du système asservi, obtenir un couple élevé, si bien que le frottement existant forcément est surmonté d'une fa- çon certaine et que le clapet de commande prend ainsi exacte- ment la position souhaitée, même au voisinage du point d'équi- libre. 255889? 3,.- L'invention propose en outre, que le moteur électrique puisse être un moteur à courant continu. Même des moteurs à courant continu peuvent être commandés avec des trains d'impulsions de fréquences susceptibles d'être modi- fiées pour obtenir différentes vitesses de rotation. L'invention propose également que le moteur électrique soit un moteur pas à pas. Par une démultiplication appropriée d'un trainl d'engrenages disposé entre le moteur et le clapet de commande, on peut faire en sorte que le moteur pas à pas fonctionnant tout comme le moteur à courant continu de façon discontinue, assure cependant un déplacement quasi continu du clapet de commande. Il esten principe,possible de faire tourner le moteur électrique contre l'action d'un ressorts de sorte que, lors de l'arrêt des impulsions de commande, le ressort de rappel ramène le clapet de commande dans une position ter- minale. Mais il est particulièrement avantageux que, ainsi que le propose en outre l'invention, la polarité des signaux de commarnde puisse être changée. Le dispositif est alors tel que lors de l'interruption des signaux de commande, le clapet de commande reste immobile, tandis que des impulsions de l'une des polarités provoquent un déplacement complémentaire du clapet de commande dans un certain sens et que les impul- sions de polarité opposées provoquent un déplacement du clapet de commande dans le sens opposé. Il est particulièrement avantageux que les signaux de commande comportent une durée d'impulsions et une hauteur d'impulsions constantes et des intervalles entre impulsions susceptibles d'être modifiés. Il est ainsi possible de choisir la durée des impulsions de façon qu'elle soit suf- fisamment longue pour mettre le moteur électrique en marche avec le couple maximal. La hauteur des impulsions correspond à la tension de fonctionnement du moteur électrique. Comme détecteur de température, on peut utiliser 4.- tout détecteur de température qui délivre, de lui-m&me ou en corrélation avec un autre moyen auxiliaire, des signaux élec- triques. C'est ainsi qu'il este par exemple, possible de con- biner un élément extensible avec une jauge de mesure d'ex- tension dont la résistance se modifie lors d'une extension mécanique. Il est toutefois particulièrement avantageux que le détecteur de température soit une résistance électrique avec une valeur de résistance dépendant de la température. Par exemple, un thermistor NTC ou bien aussi un thermistor TTC peut 8tre utilisé à cet effet. Dans le cas d'un détecteur de température de ce type, les signaux de température qui in- terviennent peuvent être exploités d'une façon particulière- ment facile. L'invention propose en outre, que la fréquence des signaux de commande soit susceptible d'4tre modifiée en fonction d'une valeur de consigne réglable. La possibilité de régler la valeur de consigne peut par exemple résulter de ce qu'un commutateur manomètrique détecte la dépression dans la tubulure d'aspiration et délivre dans la zone de charge partielle, une température de consigne différente de celle qu'il délivre dans la zone de pleine charge. Il est également possible que la commutation entre au moins deux valeurs de consigne, s'effectue pour une position déterminée de la pédale d'accélérateur. Il est également possible de réaliser une définition continue de la valeur de consigne. Ceci peut, par exemple/être réalisé en ce qu'un potentiomè- tre est actionné par la pédale d'accélérateur ou bien par la dépression dans la tubulure d'aspiration. Précisément la solution proposée par l'invention, de la commande d'un moteur électrique avec des trains d'impulsions de fréquence variable, permet la prise en compte de tous ces paramètres d'une façon particulièrement simple. D'autres caractéristiques, particularités et avantages de l'invention, résultent de la description ci- après d'une forme de réalisation préférée de l'invention re- 5.- présentée sur les dessins ci-Joints, dans lesquels: - la figure 1 est la représentation schématique d'un filtre d'air aspiré raccordé au canal d'aspiration d'un moteur à combustion interne, avec le dispositif de réglage conforme à l'invention représenté de façon simplifiée, - la figure 2 montre en coupe axiale à plus grande échelle, l'entraînement de réglage utilisé dans le cas du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est un schéma par blocs du con- vertisseur de valeur de mesure du dispositif selon la figure 1. - la figure 5 montre schématiquement un train d'impulsions pour la commande du moteur électrique. Un canal d'aspiration 1 d'un moteur à combus- tion interne, non représenté, comprend un carburateur 2 avec un clapet d'étranglement principal 3 susceptible d'être ac- tionné à volonté. Le carburateur 2 porte un filtre à air 4 avec un bottier de filtre 5 en forme de cuvette et un couver- cle de bottier 6 amovible. Dans le filtre à air 4, est insérée une garniture de filtre 10 de forme annulaire parcourue radia- lement de l'extérieur vers l'intérieur par l'air et étanchée axialement, qui est constituée d'une étoile de papier filtre 11 rassemblé pour former un. anneau et d'étanchements frontaux 12 et 13 en une matière plastique élastique. Cette garniture de filtre 10 entoure une chambre d'air épuré 14 et est entou- rée par une chambre d'air non épuré 15. L'air aspiré est amené à la chambre d'air non épuré 15 par la tubulure d'aspiration 20, dans laquelle débou- che un canal d'air chaud 21 et un canal d'air froid 22. Cette tubulure d'aspiration 20 comporte un clapet de commande 23 qui commande simultanément l'orifice de passage du canal d'air chaud 21 et celui du canal d'air froid 22, et qui réalise ainsi un certain rapport de mélange entre l'air chaud aspiré 6.- et l'air froid aspiré. Pour contr8ler le clapet de commande 23, il est prévu un entra nement de réglage 30 qui comporte un bol- tier d'entraînement 31 solidaire de la tubulure d'aspiration 20 et qui est fermé par le couvercle de bottier 32 (voir figu- re 2). Un moteur à courant continu 33/dont l'axe s'étend ver- ticalement vers le bas, entratne, par l'intermédiaire d'un pignon 34 disposé sur son c8té inférieur, et une roue dentée en prise avec ce pignon, une broche filetée 36 s'étendant également verticalement et parallèlement à l'axe du moteur, et qui vient en prise dans un alésage fileté 37 d'une douille d'entraînement 39. Cette douille d'entra nement 39 a, comme on peut le voir sur la figure 3, des contours externes non arrondis avec deux rails longitudinaux 40 et 41 disposés paral- lèlement à l'axe de la broche filetée 36. Elle traverse un ajour, adapté à ces contours externes, du bo tier d'bntratne- ment 31 avec un léger jeu, de sorte qu'elle peut glisser dans cet ajour. Ainsi, la douille d'entraînement 39 est bloquée en rotation de sorte que, lors de la rotation de la broche filetée 36, il se produit un déplacement longitudinal de la douille d'entra nement 39. Cette douille d'entraînement 39 agit, par l'intermédiaire d'une tringlerie d'entrafnement 42, sur le levier pivotant 24 du clapet de commande 23. Ainsi, une rotation du moteur 33 se traduit par un pivotement du clapet de commande 23. Entre le boltier 5 du filtre à air et le carburateur 2, c'est-à-dire en aval du clapet de commande 23, est disposé un détecteur de température 50 pour mesurer la température du mélange d'air sortant du filtre d'air 4. Dans cette zone, le mélange d'air chaud et d'air froid est déjà suffisamment homogène pour que le détecteur de température détecte de façon précise la température du mélange. Ce détecteur revêt la forme d'une résistance électrique avec une valeur de résistance dépendante de la température et il est relié, par l'intermédiaire de conducteurs électriques 7.- 51, 52, à un convertisseur de valeur de mesure 53. En consé- quence, par l'intermédiaire des conducteurs 51 et 52, des si- gnaux de température sont transmis du détecteur de températu- re 50 au convertisseur de valeur de mesure 53. Le convertis- seur de valeur de mesure 53 est, de son cÈté, relié par l'in- termédiaire de conducteurs électriques 54, 55 au moteur à cou- rant continu 33 de l'entraînement de réglage 30. Par l'inter- médiaire de ces conducteurs, le convertisseur de valeur de mesure 53 fournit des signaux de commande qui provoquent le fonctionnement du moteur à courant continu 33 et donc un pivotement du clapet de commande 23. Le type et la forme de ces signaux seront exposes plus en détail ci-après. Le con- vertisseur de valeur de mesure 53 est en outre relié, par l'intermédiaire de conducteurs électriques 56, 57 avec la batterie de démarrage, non représentée: du moteur à combus- tion interne. La constitution du convertisseur de valeur de mesure 53 ressort de la figure 4. A ce convertisseur de va- leur de mesLre représenté à l'intérieur du coffret en tirets2 est relié, par l'intermédiaire du conducteur 51, le détec- teur de température 50 qui revst la forme d'une résistance avec une valeur de résistance dépendant de la température. Selon la température régnant à l'emplacement de mesure, cette résistance délivre alors un courant d'intensité variable. Ce signal de température est amplifié par l'amplificateur 60 dont le signal de sortie est appliqué à un régulateur 61. Ce régu- lateur compare un signal de température ainsi amplifié à l'une de deux valeurs de consigne. Pour chaque valeur de con- signe, il est prévu un émetteur de valeur de consigne 62, 63, un commutateur 64 sélectionnant celle des deux valeurs de consigne qui doit être traitée par le régulateur 61. Le régu- lateur 61 engendre un signal de sortie qui dépend de la dif- férence entre la valeur de consigne et la valeur réelle et de la vitesse de modification instantanée de la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle. 8. - Le commutateur 64 peut être commandé de l'exté- rieur du convertisseur de valeur de mesure 53, c'est-à-dire, peut être commuté. Ceci est indiqué par la ligne 65 représen- tée en traits points. Le commutateur 64 peut, par exemple, être actionné par la dépression régnant dans la tubulure d'as- piration. Dans l'exemple représenté, le convertisseur de valeur de mesure 53 comporte une deuxième entrée 66 quilest reliée, par l'intermédiaire d'une canalisation 68 à un détec- teur de température 67. Ce détecteur de température est à nouveau une résistance avec une valeur de résistance dépen- dant de la température et qui est exposée à la température de l'eau de refroidissement. Il délivre également une valew de température qui est amplifiée par l'intermédiaire d'un am- plificateur 69 et qui est appliquée à un comparateur 70. A ce comparateur, est raccordé un générateur de valeur de consi- gne 71 sur lequel est réglée une valeur de consigne pour la température de l'eau de refroidissement. Le comparateur 70 compare les deux signaux appliques à ces entrées et délivre alors un signal lorsque la valeur réelle de la température de l'eau de refroidissement se situe au-dessous de la valeur de consigne. Ce signal est appliqué,par l'intermédiaire d'un conducteur 73 à la seconde entrée d'un autre composant élec- tronique 72 à la première entrée duquel s'applique le signal de sortie du régulateur 61. S'il y a sur le conducteur 73 un signal, alors le composant électronique 72 ne tient pas comp- te du signal de sortie du régulateur 61 et délivre un signal de sortie tel que le moteur 33 fait pivoter le clapet de com- mande 23 de sorte que seul de l'air chaud soit aspiré. S'il n'y a pas de signal sur le conducteur 73, ce qui signifie que la température de l'eau de refroidissement a atteint sa va- leur de consigne, le composant électronique 72 laisse passer sans empêchement le signal de sortie du régulateur 61. A la sortie du composant 72 est placé un géné- rateur d'impulsions 74 qui délivre à sa sortie une succession 9.- d'impulsions, avec une durée d'impulsion constante, une hau- teur d'impulsion constante et un intervalle variable entre les impulsions, la longueur de ces intervalles étant fonction du signal arrivant à son entrée sur le conducteur 75. La figure 5 montre un exemple d'un train d'im- pulsions. Ce train d'impulsions 76 est constitué d'impulsions rectangulaires individuelles de durée d'impulsions constante 77 et de hauteur d'impulsiosmconstante Uv. Les intervalles 78 entre les impulsions, c'est-à-dire l'intervalle dans le temps entre deux impulsions, est susceptible d'être modifié. De la gauche vers la droite sur la figure 5, l'intervalle 78 entre les impulsions est tout d'abord croissant, ce qui signifierait que le moteur électrique 33 tourne plus lente- ment. Après l'intervalle 78 entre les impulsions, il inter- i 5 vient une impulsion de polarité inverse, ce qui se traduit par la rotation du moteur électrique 33 dans le sens opposé et le clapet de commande 23 pivote dans le sens opposé. Le train d'impulsions sur la figure 5 n'est indiqué qu'à titre d'exemple pour montrer que la durée des impulsions et leur hauteur sont constantes, mais que l'in- tervalle 78 entre les impulsions peut toutefois être modifié. ,- R E V E N D I C A TIO N S 1.- Dispositif permettant de régler la tempé- rature de l'air aspiré par des moteurs à combustion interne, avec un clapet de commande (23) susceptible de pivoter dans la tubulure d'aspiration (20) d'un filtre à air (4) pour com- mander simultanément l'orifice de passage d'un canal d'air chaud (21) et d'un canal d'air froid (22), clapet sur lequel agit un moteur de réglage par l'intermédiaire d'une trin- glerie d'entraînement (42), et avec un détecteur de tempéra- ture (50) disposé en aval du clapet de commande (23) et qui délivre les signaux de température à un convertisseur de va- leur de mesure (53) commandant le moteur de réglage, disposi- tif caractérisé en ce que le moteur de réglage est un moteur électrique (33) et que le convertisseur de valeur de mesure (53) délivre des signaux de commande sous forme d'impulsions dont la fréquence est susceptible d'être modifiée en fonc- tion des signaux de température,. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (33) est un moteur à courant continu. 3.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le moteur électrique (33) est un moteur pas à pas. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que la polarité des signaux de commande est susceptible d'être modifiée. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les signaux de commande comportent une durée d'impulsion (77) et une hauteur d'impulsion (UV) constantes et un intervalle entre impulsions (78) susceptible d'être modifié. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le détecteur de température (50) est une résistance électrique avec une valeur de résistance dépendant de la température.. 11,- 7.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence des signaux de commande est susceptible d'être modifiée en foncr tion d'une valeur de consigne réglable.