Brevet FR2574127A1 — publié le 19860606

1. L'invention concerne une méthode de réglage d'un rapport air/combustible pour un moteur à combustion interne, et plus particulièrement une méthode de réglage d'un rapport air/combustible pour un moteur à combustion interne qui puri- fie les gaz d'échappement après une phase de commande visant à appauvrir le mélange air/combustible en cas de décéléra- tion. Dans un moteur à combustion interne pour un véhi- cule à moteur, les variations de charge et de vitesse de dé- placement du véhicule, c'est-à-dire la vitesse de rotation du moteur, sont extrêmement importantes. Dans les différents ré- gimes de fonctionnement on demande, en combinaison avec ces variations, des caractéristiques de rendement telles que une faible consommation de carburant, un échappement minimal de substances nocives et analogues. Il est par conséquent néces- saire d'optimiser le rapport air/combustible dans les diffé- rents régimes de fonctionnement. Comme méthode de réglage visant à optimiser un rap- port air/combustible, il existe une méthode selon laquelle le rapport air/combustible est réglé sur la base d'un signal de détection provenant d'un capteur qui mesure la concentration d'un gaz spécifique dans les gaz d'échappement, par exemple un capteur à oxygène qui détecte la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, cette méthode comprenant le fait de ré- gler avec contre-réaction le rapport air/combustible de maniè- re à obtenir toujours le meilleur état de combustion pour les différents types de régime de fonctionnement. Dans les méthodes conventionnelles de réglage air/ combustible pour un moteur à combustion interne, un signal provenant d'un capteur d'échappement, par exemple d'un capteur à oxygène, est appliqué à l'entrée d'une unité de réglage de moteur (URM) et un clapet monté dans un carburateur est réglé automatiquement avec contre-réaction par un signal de comman- de envoyé par 1'URM, ce qui a pour effet de régler le rapport air/combustible. En particulier, en cas de décélération, le réglage automatique avec contre-réaction est réalisé pour empêcher, dans un convertisseur catalytique, une surchauffe 9475 FR 2. 2574127 du catalyseur due aux hydrocarbures non brûlés ou pour amé- liorer l'efficacité de la consommation de carburant. Dans un autre cas, un signal de richesse est de nouveau envoyé par le capteur à oxygène après réglage par contre-réaction de la décélération. Dans un tel cas, le rap- port air/combustible est corrigé par un réglage à contre-ré- action de type conventionnel. Cependant, comme indiqué par des hachures en traits mixtes sur la figure 4e, cette méthode présente un inconvé- nient du fait que le réglage conventionnel par contre-réaction entraîne une élévation de la quantité de CO à l'échappement en raison de l'enrichissement du mélange air/combustible, de sor- te qu'il n'est pas possible de purifier les gaz d'échappement. L'invention a pour effet de proposer une méthode de réglage d'un rapport air/combustible pour un moteur à combus- tion interne dans laquelle on commande une correction du rap- port air/combustible riche de manière à l'appauvrir pour le ramener rapidement à une valeur correcte, de façon à rendre possible une réduction de la quantité de gaz d'échappement no- cifs tels que du CO ou analogue sans altérer les performances de fonctionnement. Cet objectif est réalisé par une méthode de réglage d'un rapport air/combustible pour un moteur à combustion in- terne dans laquelle on règle par contre-réaction un carbura- teur à réglage électronique utilisant une section de réglage qui reçoit un signal venant d'un capteur d'échappement, cette méthode consistant à corriger instantanément et obligatoire- ment un rapport air/combustible riche à l'aide de la section de réglage de manière à l'appauvrir en vue de ramener rapide- ment le mélange air/combustible riche à une valeur correcte lorsque le capteur d'échappement délivre un signal de richesse pendant un intervalle de temps déterminé après l'appauvrisse- ment du mélange air/combustible par suite de la décélération du moteur, et ensuite assurer de nouveau un réglage normal. Selon l'invention, lorsqu'un capteur à oxygène dé- livre un signal de richesse pendant un intervalle de temps dé- terminé après l'appauvrissement du rapport air/combustible 475 FR 3 2 5 7 2574127 par suite d'une décélération du moteur, la section de réglage détermine un appauvrissement du mélange air/combustible riche jusqu'à une valeur correcte, ce qui empêche le mélange air/ combustible de devenir inutilement riche et permet ainsi de réduire la quantité de gaz d'échappement tel que du CO ou a- nalogue sans altérer les performances de fonctionnement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation en se référant aux dessins annexés: la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispo- sitif de réglage d'un rapport air/combustible conformément à l'invention, la figure 2 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne, la figure 3 est un diagramme de séquence montrant le réglage d'un rapport air/combustible selon l'invention, et les figures 4a à 4e sont des diagrammes corrélatifs montrant des régimes de fonctionnement de différents paramè- tres pendant le fonctionnement du moteur. Les figures 1 à 4 illustrent un mode de réalisa- tion de l'invention. Les figures 1 et 2 montrent un épurateur d'air 2 et un tuyau d'admission 4. Un carburateur Venturi 6 à réglage électronique est disposé dans le tuyau d'admission 4 en aval de l'épurateur d'air 2. Le carburateur 6 communique d'un côté par la conduite 4 avec une chambre à combustion (non représentée) ménagée dans un moteur 8. Une extrémité d'un tuyau d'échappement 10 communique avec la chambre à com- bustion. Dans le tuyau d'échappement 10 se trouve un conver- tisseur catalytique 12 à catalyseur ternaire qui effectue le processus catalytique après la combustion. Le carburateur 6 (Fig. 1) comprend un clapet 16 qui est ouvert et fermé par une boucle de réglage 14 d'une manière qui sera décrite plus loin. Pour déterminer le régime de fonctionnement du mo- teur, un capteur d'échappement 18 servant à détecter la con- centration d'un composant des gaz d'échappement, est fixé sur le tuyau d'échappement 10. Dans cet exemple de réalisation, 9475 FR 4 2574127 un capteur à oxygène 18 (Fig. 2) qui détecte la concentration de 02, est fixé sur le tuyau d'échappement. Un signal de détection du capteur à oxygène 18 est envoyé à la boucle de réglage 14. Si un signal du capteur à oxygène 18 indiquant une riche concentration en oxygène, con- tinue à être envoyé pendant une période de temps déterminée (T1 secondes) après l'appauvrissement du mélange air/combus- tible suite à une décélération du moteur, par exemple après une coupure d'alimentation en carburant, la boucle de régula- tion 14 règle le rapport air/combustible de manière que le mélange est écrêté par paliers seulement d'une quantité pré- déterminée de sorte qu'il est appauvri de la façon indiquée sur la figure 4d, par exemple. Ensuite, la boucle de réglage 14 procède au réglage par contre-réaction en vue de ramener rapidement le rapport air/combustible à une valeur correcte. En se référant plus spécifiquement aux parties les plus à gauche sur les figures 4c et 4d, on voit que la boucle de régulation 14 procède à un réglage par contre-réaction nor- mal en augmentant lentement la richesse du mélange air/com- bustible lorsque le détecteur 18 détecte une faible concentra- tion en oxygène dans les gaz d'échappement, et en appauvrissant lentement le mélange air/combustible lorsque le détecteur dé- tecte une concentration élevée en oxygène dans les gaz d'échap- pement. Ainsi qu'il ressort de la figure 4d, les changements dans le rapport air/combustible interviennent à un faible dé- bit qui correspond à l'inclinaison ou au gradient P1. A la suite d'une décélération (figure 4a), si le détecteur 18 détecte une concentration élevée en oxygène dans les gaz d'échappement pendant une période supérieure à T1 se- condes, la méthode standard de régulation par contre-réaction appauvrirait lentement le mélange air/combustible selon ie débit ou le gradient P1 comme représenté en 40 sur la figure 4d en trait interrompu. Cependant, conformément à las méthode Xde l'invention, à la fin de l'intervalle de temps T1, la bou- cle de régulation 14 appauvrit le mélange air/combustible par étapes et de façon quasi instantanée jusqu'à une valeur constante prédéterminée, comme indiqué en 41 sur la figure 9475 FR 5. 4d, après quoi, la méthode standard de régulation par contre- réaction est reprise, comme indiqué en 42 sur la figure 4d. Il ressort de la figure 4e que la concentration de CO dans le tuyau d'échappement atteint un maximum en 44 selon la mé- thode de l'invention, alors que l'utilisation de la méthode standard de réglage par contre-réaction indiquée en 40 sur la figure 4d provoquerait un maximum de concentration de CO à une valeur bien plus élevée indiquée en 45 sur la figure 4e. La méthode selon l'invention se traduit donc par une réduction significative de la quantité de CO émise dans les gaz d'échap- pement comme le montre une comparaison entre le trait mixte et la ligne continue sur la figure 4e. Comme représenté sur la figure 1, la boucle de ré- gulation 14 comprend un comparateur de tension de référence 20 qui reçoit un signal de détection du capteur à oxygène 18, et un circuit d'entrée 26 qui reçoit des signaux de sortie, res- pectivement, d'un interrupteur 22, d'un capteur 24 détectant la vitesse de rotation du moteur, et d'un comparateur 20. La boucle de régulation comprend en outre un calculateur 28 rece- vant un signal émis par le circuit d'entrée 26 et qui effectue pour le réglage différentes sortes d'opérations arithmétiques, et un circuit d'attaque 30 recevant un signal de sortie du calculateur 28. Le comparateur 20 compare la sortie analogique du capteur 18 à une tension de référence déterminée et génère un signal numérique dont l'amplitude est respectivement élevée ou faible lorsque le signal de sortie du capteur 18 est respecti- vement au-dessus et au-dessous de la tension de référence. Le dispositif comprend également un interrupteur d'allumage 32 et une batterie 34. La méthode de réglage d'un rapport air/combustible selon l'invention sera décrite ci-après en se référant au dia- gramme de séquence représenté sur la figure 3. Le moteur à combustion interne est tout d'abord mis en route. Un contrôle intervient au niveau S1 pour savoir si une coupure d'alimentation de carburant due à une décélération a été effectuée ou non depuis le démarrage du moteur. Si la 9475 FR 6. 2 7Z574127 6. réponse est NON, au niveau Si, la commande passe au niveau S4 o le rapport air/combustible est réglé par réaction confor- mément à un signal de détection envoyé par lecapteurà oxygè- ne 18. Si la réponse est OUI au niveau S1, la commande passe au niveau S2 et un contrôle est effectué pour savoir si le signal de richesse du capteur à oxygène 18 dure pendant T1 secondes ou non. Si la réponse est NON au niveau S2, la pro- cédure de routine progresse jusqu'au niveau S4 et une régula- tion par contre-réaction du rapport air/combustible en fonc- tion du signal de sortie du capteur à oxygène 18 est effectuée de la même manière que précédemment. Si la réponse est OUI au niveau S2, ainsi qu'il ressort de la figure 4d, la commande passe au niveau S3 et la charge est écrêtée seulement d'une quantité prédéterminée de manière à appauvrir le mélange air/ combustible, pour ramener le rapport air/combustible à une va- leur constante. Puis, un réglage par contre-réaction est ef- fectué de la même manière que précédemment. Compte tenu de ce qui précède, la boucle de régula- tion peut rectifier le rapport air/combustible de manière à le ramener à une valeur appropriée sans altérer les performances de fonctionnement du moteur. Il est ainsi possible de prévenir une élévation de la quantité de CO dans les gaz d'échappement provoquée par l'enrichissement du mélange air/combustible et il est possible de réduire la quantité de gaz d'échappement nocifs. On peut aisément réaliser le réglage précédent du rapport air/combustible par un simple changement de programme dans la boucle de régulation, ce qui permet de réduire les coûts et rend cette méthode avantageuse dans la pratique. De plus, il est possible d'éviter le calage du mo- teur en écrêtant le mélange air/combustible de manière à l'ap- pauvrir après la détection d'un signal de richesse envoyé par le capteur à oxygène. De plus, il est possible d'étendre la plage de cou- pure de l'alimentation pour englober le cas d'une décélération du moteur et le cas o le mélange air/combustible est riche après la décélération, ce qui permet de faire des économies 9475 FR dans la consommation de carburant. Cette invention n'est pas limitée au mode de réa- lisation précédent, car de nombreuses modifications et va- riantes sont possibles dans le cadre et l'esprit des revendi- cations de l'invention en annexe. Dans le mode de réalisation préférentiel de l'in- vention par exemple, l'opération de correction après la cou- pure d'alimentation en carburant a été décrite comme l'opéra- tion de correction après l'appauvrissement du mélange air/ carburant. Cependant, il suffit d'effectuer cette opération après l'appauvrissement du mélange air/carburant. Ainsi, après avoir appauvri le mélange air/combustible par une alimenta- tion d'çir il est également possible de corriger le rapport air/combustible dans le sens d'un appauvrissement. Par cette méthode également, la consommation de carburant peut être ré- duite de façon comparable à celle du mode de réalisation pré- cédent. Conformément à l'invention et selon la description précitée, le mélange air/combustible qui est enrichi en fonc- tion du signal de richesse émis par le capteur d'échappement et qui apparaît pendant une durée déterminée après l'appau- vrissement du mélange air/combustible résultant d'une décélé- ration du moteur à combustion interne, est obligatoirement corrigé par la boucle de régulation de sorte qu'il s'appauvrit en vue de ramener rapidement le mélange air/combustible riche à une valeur correcte. Il est ainsi possible de réduire la quantité de gaz d'échappement nocif tel que du CO ou analogue sans altérer les performances de fonctionnement du moteur. Le réglage du mélange air/combustible peut être réalisé par un simple changement de programme dans la boucle de régulation, ce qui permet de réduire les coQts. De plus, on peut empêcher le calage du moteur en réglant un rapport air/combustible a- près la détection d'un signal de richesse émis par le capteur d'échappement. Par ailleurs, il est possible d'étendre la plage de coupure de l'alimentation de carburant et de réduire la consommation de carburant. 9475 FR 8. 2574127 REVENDICATIONS. 1. Méthode de régulation d'un rapport air/combus- tible pour un moteur à combustion interne, dans laquelle on effectue une régulation par contre-réaction d'un carburateur à réglage électronique utilisant une section de réglage rece- vant un signal d'un capteur d'échappement, caractérisée par le fait que l'on détermine, au moyen de ladite section de commande une correction instantanée et obligatoire du rapport air/combustible riche, dans le sens d'un appauvrissement de ce rapport en vue de le ramener rapidement à une valeur cor- recte, lorsque ledit capteur d'échappement envoie un signal de richesse pendant une période de temps prédéterminée après l'appauvrissement du rapport air/combustible résultant d'une décélération du moteur à combustion interne, et l'on reprend ensuite ladite phase de réglage par contre-réaction dudit car- burateur. 2. Méthode de réglage d'un rapport air/combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur d'échappement est un capteur à oxygène qui détecte la concen- tration de l'oxygène dans les gaz d'échappement. 9475 FR