Brevet FR2582731A1 — publié le 19861205

Procédé et dispositif pour l'enrichissement d'accélération dans le cas d'un dispositif commandé électriquement d'ali mentation en carburant, notamment d'une installation d'in jection de carburant pour moteurs à combustion interne." L'invention part d'un procédé pour l'enrichisse- ment d'accélération dans le cas d'un dispositif commandé électriquement pour l'alimentation en carburant, notamment dans le cas d'un dispositif d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, et d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans un dispositif connu pour l'enrichisse- ment d'accélération (DE-PS 27 02 184), la suroscillation mécanique du clapet de retenue d'un dispositif de mesure de la quantité d'air prévue dans la tubulure d'aspiration, est utilisée pour l'enrichissement du mélange du fait que la valeur d'enrichissement résultant de cette suroscillation est maintenue électriquement pendant la sousoscillation suivante du dispositif de mesure de la quantité d'air, pour obtenir une exploitation assymétrique de son signal de sortie.De ce fait, ce signal reste tout d'abord plus longtemps agissant pour l'enrichissement du mélange et ne décline que progressivement à la nouvelle valeur de rétablissenent du signal du dispositif de mesure de quantité d'air. Dans ce type d'enrichissement d'accélération, on se base directement sur le débit d'air dans la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne, le clapet de retenue, qui enregistre ce débit d'air, du dispositif de mesure de débit d'air, pouvant agir sur un système de potentiomètre pour obtenir l'émission d'un signal électrique. Bien qu'avec ce dispositif connu, un bon enrichissement d'accélération puisse être obtenu dans les transitions, la dépense nécessaire à cet effet pourrait soulever des problèmes. En outre, ce dispositif connu, repose expressément sur le comportement en suroscillation du cla pet d'air, donc sur w sa mobilité mécanique, de sorte que celle-ci doit être constamment assurée. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un procédé pour l'enrichissement d'accélération, caractérisé en ce que, pour détecter la transition et établir le champ caractéristique d'enrichissement d'accélération répondant aux besoins, la tension de sortie se modifiant d'un potentiomètre couplé au déplacement du clapet d'étranglement est enregistrée et exploitée, éventuellement après adaptation des courbes caractéristiques pour établir un signal d'enrichissement en carburant limité dans le temps. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé conforme à l'invention défini cidessus et le dispositif permettant sa mise en oeuvre présentent par rapport aux solutions connues l'davantage qu'il n'est plus nécessaire de diriger un enrichissement d'accélération et l'importance de cet enrichissement indirectement à partir du débit d'air s'écoulant par la tubulure d'aspiration, mais au contraire, l'obtention du signal pour l'enrichissement d'accélération s'effectue directement à l'emplacement qui est le premier intéressé par l'ordre d'accélération, c'està-dire que ce signal est obtenu par enregistrement du déplacement du clapet d'étranglement directement actionné par la pédale d'accélérateur. De cette façon, le sens et l'impor tance de l'ordre d'accélération éventuellement donnés sont efficacement captés et convertis de façon certaine en enrichissement nécessaire du mélange. Il est en outre particulièrement avantageux dans ce contexte, qu'un potentiomètre linéaire puisse être utilisé, avec une dépense particulièrement réduite pour un champ caractéristique répondant convenablement aux besoins d'un enrichissement d'accélération. Même dans le cas de la mise en oeuvre de systèmes numériques pour l'alimentation en carburant, ainsi par exemple pour des circuits logiques de calculs prévus pour une alimentation centrale, des microcalculateurs ou bien des calculateurs sur puce unique ou bien des microprocesseurs, une bonne commande pilote de l'enregistrement d'accélération respectivement nécessaire, est assurée avec seulement un petit nombre d'éléments constitutifs discrets.Dans ce cas, le système d'enrichissement d'accélération conforme à 1' invention délivre un signal susceptible d'être exploité de façon irréprochable et susceptible d'être adapté de façon multiple pour l'enrichissement d'accélération, qui peut être adapté à des systèmes d'alimentation en carburant et à des systèmes de mesures quelconques. Les dispositions exposées dans d'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager des compléments avantageux et des améliorations de l'objet de cette invention. Il est particulièrement avantageux dans le cas d'un exemple de réalisation pratique constitué d'éléments constitutifs discrets, que même des transitions relativement lentes puissent autre bien identifiées sans que la marche de protection du seuil de déclenchement soit critique. Un circuit supplémentaire - RC - combinaisonl résistancecapacité pour la détermination du temps de réglage en baisse de l'enrichissement peut être supprimé. De meme un organe de filtration a'entrée ou bien un dispositif anti-répétition ne sont pas nécessaires. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur les dessins ci-joints et va 4tre exposé plus en détail dans la description ci-après - la figure 1 montre sous la forme d'un diagramme la corrélation entre la quantité d'air traversant la tubulure d'aspiration d'un moteur à combustion interne et la position du clapet d'étranglement et la vitesse de rotation t = f(DE ; n), - la figure 2 montre le champ caractéristique de la figure 1 corrigé toutefois de façon que la modification de la quantité d'air corresponde à peu près à la quantité supplémentaire de carburant nécessaire pour l'enrichis- sement d'accélération, les valeurs de tension délivrées par le potentiomètre accouplé étant également reportées sur les deux diagrammes en étant associées à l'angle du clapet d'étranglement, - la figure 3 montre la quantité totale de carburant amenée au moteur à combustion interne au cours de l'enrichissement d'accélération en tenant compte des valeurs de température respectivement à considérer du moteur à combustion interne, (par exemple la température de l'eau de refroidissement). - la figure 4 montre une forme de réalisation possible d'un circuit d'entrée pour l'enrichissement d'accélération sous la forme d'éléments de commutation discrets. Le concept de base de la présente invention consiste à dériver l'enrichissement d'accélération d'un moteur à combustion interne, c'est-à-dire la quantité supplé- mentaire de carburant nécessaire lors d'un déplacement rapide ou bien très rapide d'ouverture du clapet d'étranglement, et qui est indispensable dans un premier temps pour permettre une forte accélération satisfaisante sans que, de façon désagréable, le moteur ne suive pas ou bien s'étouffe, directement du déplacement du clapet d'étranglement grtce à un po- tentiomètre couplé sur ce clapet, auquel cas on peut utiliser de préférence, un potentiomètre linéaire dont la tension de sortie fournisse par l'intermédiaire d'un circuit d'entrée nécessitant que quelques éléments de circuits discrets, directement un signal de sortie utilisé par exemple pour prolonger les impulsions d'injection de carburant. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on va tout d'abord, en s'aidant des diagrammes des figures 1, 2 et 3, aborder le sujet de la corrélation entre la quantité d'air aspiré ou alimenté, la position du clapet d'étranglement et la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, et ceci également en liaison avec la température de ce moteur. Sur la figure 1, est reportée sous la forme d'un champ caractéristique, pour différentes vitesses de rotation du moteur à combustion interne, la quantité d'air en en fonction de l'angle du clapet d'étranglement, et donc en prenant de préférence pour base un potentiomètre linéaire, également en fonction de la tension momentanée délivrée par ce potentiomètre. On voit que la relation indiquée plus loin sous forme de formules, aboutit à un aplatissement de la courbe lorsque l'angle du clapet d'étranglement augmente, cet aplatissement étant d'autant plus précoce que la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est plus basse. Si l'on part de l'hypothèse que la quantité de carburant d'enrichissement d'accélération doit être proportionnelle à la valeur respective de la modification de quantité d'air ( Q1), il en résulterait dans la zone supérieure de l'angle du clapet d'étranglement, une nette suralimentation, s'il y a une adaptation correcte dans la zone inférieure de l'angle du clapet d'étranglement, car, indépendamment du fait qu'elle dépend de la vitesse de rotation, la quantité ss QL ne continue à crortre que faiblement et de façon insignifiante dans cette zone supérieure de l'angle du clapet d'étranglement pour de mêmes modifications relatives de la position angulaire du clapet d'étran glement, mais que, d'autre part, la quantité de carburant supplémentaire alimentée, proportionnelle à la modification de l'angle du clapet d'étranglement, reste la même. Une autre circonstance, qui découle de la caractéristique proposée par l'invention, selon laquelle on se fonde pour l'enrichissement d'accélération sur le déplacement de la position du clapet d'étranglement, est que pour chaque vitesse de rotation correspondant au fonctionnement momentané du moteur à combustion interne, la meme quantité supplémentaire de carburant est alimentée pour l'enrichissement d'accélération, car c'est précisément toujours la meme position du clapet d'étranglement et sa modification qui est enregistrée et convertie par le potentiomètre accouplé.Pour des vitesses de rotation élevées, il y a dans la même unité de temps d'avantages d'impulsions d'injection qui sont chacune prolongées par l'enrichissement d'accélération. On peut mieux s'en rendre compte lorsqu'on se réfère à une installation d'injection de carburant injectant par intermittence, dans le cas de laquelle le carburant est amené pendant une durée prédéfinie à un cylindre respectivement pour deux révolutions du vilebrequin, de sorte que la quantité différentielle d'air d e plus importante que pour des vitesses de rotation plus élevées et le mdme déplacement du clapet d'étranglement est automatiquement corrigé par la quantité supplémentaire correspondante d'enrichissement d'accélération. Pour éviter le défaut d'adaptation évoqué plus loin qui se traduit par un enrichissement excédentaire dans la zone supérieure des angles du clapet d' étranglement, une correction du champ des courbes caractéristiques est effectuée comme indiqué sur la figure 2, en considérant que sur cette figure, une tension de sortie corrigée du potentiomètre, respectivement rapportée à un angle déterminé de positionnement du clapet d'étranglement, est indiquée. La correction du champ caractéristique effectuée de façon correspondante à la figure 2, peut être obtenue dans les meilleures conditions par l'intermédiaire de courbes caractéristiques de diodes, tandis que selon les dispositions appliquées, les courbes peuvent encore, si on le souhaite, être davantage rectifiées. On reviendra encore plus loin sur ce sujet. Comme une fonction d'enrichissement d'accélération, dans la mesure où elle concerne la zone de marche à chaud, ne peut pas être envisagée sans y introduire la -température du moteur à combustion interne, on peut en outre relever sur la représentation de la figure 3, à titre de complément, l'influence des différentes allures de courbes pour l'enrichissement d'accélération et de la courbe de marche à chaud sur la quantité totale du carburant amenée au moteur à combustion interne. Si l'on introduit l'enrichissement en marche à chaud, toujours présent dans la fonction d'enrichissement d'accélération, celle-ci s'établit en outre en fonction de la température et il est alors judicieux dans la zone intermédiaire de température d'un moteur à combustion interne qui peut par exemple être envisagée à environ entre 30 et 700C de concevoir l'enrichissement d'accélération de sorte qu'il en résulte une régulation linéaire en baisse de la quantité totale de carburant tiges en fonction de leur température, à savoir tiges =(top + tps + tuba) 2 FY + t Dans cette formule top1 = tp pour la charge de départ, tps = t p pour le passage brusque en charge après transition, tpEA = 3A - tp (enrichissement d'accélération tp), et FM = facteur de marche à chaud (facteur WL). On ob p tient ainsi l'allure de courbe de transition ti décroissant en pratique linéairement en fonction de la température, et qui est composée des deux autres courbes encore indiquées sur le diagramme de la figure 3, à savoir la fonction I de réglage en baisse de l'enrichissement d'accélération, qui pour une température de l'eau de refroidissement du moteur à combustion interne de l'ordre de 800, devient le facteur constant d'enrichissement d'accélération, et la courbe ha bituelle de marche à chaud II qui à partir de valeurs de carburant élevées pour de basses températures, prévoit un réglage en baisse approprié lors de la transition vers des températures plus élevées. Dans le cas des allures de courbes décrites jusqu'à maintenant, les conceptions théoriques suivantes peuvent en outre être prises en considération. Comme en général, la plus mauvaise répartition uniforme du mélange se présente dans la zone de position angulaire supérieure du clapet d'étranglement, il peut être judicieux de permettre dans cette zone, une quantité d'enricnissement d'accélération surproportionnelle. Dans ces conaitions, il serait possible de renoncer progressivement à la correction du champ caractéristique de la figure 2 et de tendre selon une 'sorte de compromis à la conception du champ caractéristique correspondante à la figure 1, en prenant pour base la quantité de carburant effectivement nécessaire, et qui pourrait être éventuellement déterminée de façon empirique. Si l'on part de llhypothèse que la quantité d'enrichissement d'accélération correspondant au champs caractéristiques indiqués sur les figures 1 et 2, obéit à peu près à la relation suivante : DU poti U enge dt il y a alors lieu de tenir compte que lorsque la vitesse - croit, il devrait se produire une saturation du film de la tubulure d'aspiration, qui est selon toute vraisemblance principalement responsable de la nécessité d'un enrichis sement d'accélération. Si ce film décroît éventuellement à ntuveau lorsque la vitesse de rotation croit, alors une correction de la vitesse de rotation pour le facteur d 'enrichissement d'accélération pourrait être judicieuse selon la formule suivante : DUpoti B9enge dt .K mit K = f (n) Dans ce contexte, le temps de réglage en baisse de l'enrichissement d'accélération ne joue qu'un r8le secondaire. Il a seulement une certaine influence pour des transitions rapides et devrait se situer à peu près à un nombre de grandeur de 0,5 s. Il semble en outre judicieux, pour des transitions rapides, donc pour des transitions qui se déroulent en général dans une zone de grand angle du clapet d 'étran- glement, de prévoir une limitation de la quantité d'enrichissement d'accélération avec comme conséquence que dans ce cas, également, une corrélation Bi.enger~ ss QLb habituelle- ment souhaitée, n'est pas assurée. Grâce au circuit d'entrée relativement simple pour l'enrichissement d'accélération tel qu'il est représenté sur la figure 4, il est tenu compte des considérations qui seront développées plus loin. Ce circuit est constitué dans cette forme de réalisation, d'un élément de circuit discret et il comporte un amplificateur différentiel (amplificateur opérationnel V), à l'entrée non inversée (entrée +) duquel, est appliquée la tension de sortie Up du potentiomètre de clapet d'étranglement par l'intermédiaire du montage diviseur de tension constitué par des résistances R1 et R2 avec la diode de Zener Z1 à la masse.L'autre entrée de l'amplificateur est reliée au point de jonction du montage en série des résistances R3 et R4 qui sont responsables de l'amplification d'entrée, la résistance R4 étant rétrocouplée entre la sortie et l'entrée inversée. Â la sortie de l'amplificateur V est disposé un organe RC constitué par le condensateur C et la résistan- ce R5, et qui différencie le signal de transition éventuellement corrigé Up du potentiomètre de clapet d'étranglement, la résistance R5 étant en outre branchée en parallèle sur le montage en série d'une autre résistance R6 et d'une seconde diode de Zener Z2.Le point de jonction de la résistance R5 avec la diode de Zener Z2 est relié à un circuit de seuil, non représenté sur la figure 4, qui engendre un potentiel prédéfini, prévu comme potentiel de déclenchement pour l'enrichissement d'accélération, c'est-à-dire en d'autres termes, que ce n'est que lorsque ce seuil de déclenchement a été dépassé par le signal arrivant par l'intermédiaire du condensateur C, qu'il y a adaptation des besoins du moteur en transition, de sorte qu'à la sortie ÂG du circuit, on a un signal de prolongation t p pour l'enrichissement d'accélération. Le mode de fonctionnement est alors le suivant. Grâce au dimensionnement approprié des éléments Ri/R2/ Z1 l'allure des courbes correspondantes à la figure 2 est réalisée, la diode de Zener Zi provoquant alors respectivement l'aplatissement des courbes lorsque sa tension d'avalanche est atteinte.Si on prend pour base, pour une meilleure compréhension et comme cela va de soi sans limiter l'invention, par exemple les tensions numériques de sortie du potentiomètre selon la figure 1, la tension d'avanlanche de la diode de Zener Z1 peut alors lettre fixée par exemple à 3,3 V, de sorte qu'avec la montée progressive encore garantie de la courbe caractéristique d'avalanche, dans le cas d'un type de diodes de Zener correspondant à la désignation ZPD 3,3, les allures des courbes telles qu'elles sont représentées sur la figure 2, peuvent être réalisées dans de bonnes conditions. Il est en outre judicieux de choisir la combinaison des résistances R3/R4 de façon que par exemple, lors du fonctionnement à pleine charge VL, et une tension de base de sortie du potentiomètre qui serait alors dans ce cas de 12 V, il en résulte une réduction de l'enrichissement d'accélération, et ceci du fait que l'amplificateur V vient en butée et donc limite le signal de sortie. La constante de temps T du circuit RC cons titué du condensateur C et de la résistance R5 doit être telle que le temps de réglage en baisse pour le processus d'enrichissement d'accélération considéré, soit obtenu, avec cet avantage, que des transitions également relative- ment lentes sont identifiées dans de bonnes conditions sans que la marche de protection du seuil de déclenchement AS soit critique. Un organe supplémentaire RC pour la détermi nation du temps de réglage en baisse est alors supprimé. Par la combinaison de la diode de Zener Z2 avec la résistance R6, on peut assurer une limitation à un facteur maximal d 'enrichissement d'accélération BABA. Une dépendance, souhaitée, de ce facteur d'enrichissement d'accélération par rapport à la température, de façon correspondante à l'allure de la courbe I sur la figure 3, peut être réalisée d'une façon en soi connue, dans un étage branché à la suite du circuit d'entrée de la figure 4, par exemple en utilisant ce que l'on appelle une résistance NTC avec un coefficient de température négatif placée dans des conditions de conductibilité thermique avec l'eau de refroidissement. il n'est pas nécessaire d'insister de façon plus détaillée sur ce sujet. A titre de complément, il y a lieu de remar quer que le montage représenté sur la figure 4 et permettant la mise en oeuvre de l'invention à l'aide d'éléments de circuit discrets, n'a pas un caractère limitatif pour cette invention, mais sert essentiellement à faire apparaître les effets fonctionnels de base de 11 invention et les dérou lements particuliers du fonctionnement sous une forme de réalisation possible. Il va de soi que ce montage peut être également réalisé en prenant pour base des systèmes numéri ques, par exemple sous forme de boucles de programmes dans le cas d'un microprocesseur ou que ce traitement par des circuits analogiques puisse être associé à des systèmes numériques. Comme le spécialiste peut faire appel à chaque instant pour la réalisation des fonctions de base précédemment décrites de l'invention d'un spécialiste de programmation pour des microprocesseurs, des calculateurs à une seule fin, etc... il n'y a pas lieu d'insister de façon plus précise sur une forme de réalisation numérique pos sigle. Toutes les particularités citées dans la description, les revendications ci-après, et les dessins, peuvent entre considérés comme essentiels pour l'invention, que ce soit à titre individuel ou en combinaisons quelconques entre elles. REVENDICATIONS i.- Procédé pour l'enrichissement d'accélération dans le cas d'un dispositif commandé électriquement pour l'alimentation en carburant, notamment dans le cas d'un dispositif d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, procédé caractérisé en ce que, pour détecter la transition et établir le champ caractéristique d'enrichissement d'accélération répondant aux besoins, la tension de sortie se modifiant (Up) d'un potentiomètre couplé au déplacement du clapet d'étranglement (potentiomètre de clapet d'étranglement) est enregistrée et exploitée, éventuellement après adaptation des courbes caractéristiques, pour établir un signal d'enrichissement en carburant limité dans le temps. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en prenant pour base un potentiomètre de clapet d'étranglement linéaire, pour éviter un enrichissement excédentaire dans la zone supérieure de l'angle du clapet d'étranglement, la tension de sortie du potentiomètre est corrigée par l'adjonction d'un élément de circuit non linéaire. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que dans la zone de marche à chaud du moteur à combustion interne, une quantité d'enrichissement d'accélération plus élevée est prédéfinie et réglée en baisse à des valeurs normales en tenant compte de l'allure des courbes de marche à chaud, de façon qu'il en résulte au total au cours de la transition, une régulation linéaire en baisse en fonction de la température de la quantité totale de carburant amenée au moteur à combustion interne. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'une correction de vitesse de rotation du facteur d'enrichissement d'accélération est mise en oeuvre. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour des transitions rapides ou bien des transitions qui aboutissent à un angle important du clapet d'étranglement, l'enrichissement d'accélération est limité 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un potentiomètre couplé au déplacement du clapet d'étranglement, potentiomètre à la suite duquel est branché un circuit adaptant aux besoins du moment en enrichissement d'accélération, le signal (Up) correspondant obtenu à partir du déplacement du potentiomètre, et réglant simultanément en baisse ce signal sur un laps de temps prédéfini. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit assurant 1' adaptation des courbes caractéristiques comprend un organe non linéaire (diode de Zener Z1). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le circuit d'entrée traitant la tension de sortie (Up) du potentiomètre de clapet d'étranglement pour l'enrichissement d'accélération, comprend un amplificateur différentiel (V), à l'entrée non inversée duquel est appliquée la tension du potentiomètre par l'intermédiaire d'un branchement en série de résistances (Ri, R2) avec une diode de Zener (Z1) à la masse, tandis que l'autre entrée de l'amplificateur différentiel est reliée à une résistance de rétro-action (R4) et est mise à la masse par l'intermédiaire d'une autre résistance (R3) en série avec la résistance (R4). 9. Dispositif selon la revendication 8, ca ractérisé en ce qu'un circuit RC - eombinaisonirésistance capacité (condensateur C avec résistance R5) est branché à la sortie de 1' amplificateur différentiel (V) pour la régulation en baisse du signal d'enrichissement. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le montage en série d'une autre résistance (R6) avec une autre diode de Zener (Z2) est branché en parallèle sur la résistance (R5) du circuit RC pour limiter le facteur d'enrichissement de l'accélération, et que le circuit de sortie est relié à un montage à seuil de déclenchement. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que, par dimmensionnement de la résistance de rétroaction (R4) en série avec la résistance (R3) mise à la masse, dans le circuit d'entrée de l'entrée inversée de l'amplificateur différentiel (v), l'amplification de celui-ci est déterminée de façon que cet amplificateur vienne en butée pour une valeur de tension d'entrée susceptible d'être prédéfinie en provenance du potentiomètre d'étranglement, et limite le traitement du signal pour des positions angulaires importantes du clapet d'étranglement.