Brevet FR2653172A1 — publié le 19910419

La présente invention concerne un système pour commander les vannes à étranglement régulant l'arrivée d'air dans un moteur à combustion interne, en particulier dans un moteur équipé d'un système électronique d'injection. On connaît des moteurs de voitures de sport du type à plusieurs cylindres dans lesquels les cylindres sont habituellement alimentés par groupes de quatre sur des moteurs à huit cylindres, par groupe de trois sur des moteurs à six cylindres, et ainsi de suite. Sur des moteurs équipés d'un système électronique d'injection, chaque cylindre reçoit le carburant au moyen d'un injecteur particulier, tandis que l'arrivée d'air nécessaire au mélange air-carburant est régulée par une seule vanne à étranglement qui distribue l'air d'arrivée à tous les cylindres du moteur par l'intermédiaire d'une tubulure d'admission. La vanne à étranglement est équipée d'une vanne supplémentaire d'arrivée d'air pour appliquer de l'air supplémentaire en cas de démarrage à froid du moteur, et cette vanne est commandée par un système électronique à partir de différents paramètres physiques et des conditions de fonctionnement de certaines pièces du moteur. Toutefois, l'emploi d'une seule vanne d'étranglement, entraîne une interaction entre les différents cylindres, du fait des pulsations de pression créées à l'intérieur de chaque cylindre par le cycle d'admission et par les éléments régulant les soupapes de chaque cylindre. Ceci entraîne naturellement une interaction entre les cylindres en ce sens que les pulsations de pression à l'intérieur d'un cylindre affectent la capacité d'admission des autres cylindres. Une solution possible à ce problème consiste à prévoir une vanne à étranglement pour chaque cylindre, tout en réduisant en même temps le volume délimité entre l'étrangleur et la culasse du cylindre correspondant. En fait une réduction de ce volume est connue pour aboutir à une réponse meilleure et plus rapide du moteur à la puissance demandée par l'intermédiaire de la pédale d'accélération. Le fait d'équiper chaque cylindre d'une vanne à étranglement exige cependant un système de tringlerie grâce auquel le fonctionnement des registres est synchronisé. De plus, chaque vanne à étranglement doit être équipée d'un élément pour réguler le réglage de la vitesse de ralenti du registre, et également d'une soupape d'arrivée d'air supplémentaire. La solution qui comporte plusieurs registres entraîne donc de nombreux inconvénients, dont le moindre n'est pas le problème posé par la synchronisation du réglage de la vitesse de ralenti des registres en utilisant un élément régulateur pour chaque vanne a étranglement, cette difficulté se compliquant encore si les vannes à étranglement font partie de deux groupes parallèles. En outre, la construction d'une soupape d'arrivée d'air supplémentaire pour chaque vanne d'étranglement est à la fois complexe et coûteuse, si l'on tient compte du fait que toutes les vannes doivent être commandées par un système électronique de commande. Le but de la présente invention consiste à proposer un système pour commander des vannes d'étranglement régulant l'arrivée d'air dans un moteur à combustion interne, et conçu pour éviter les inconvénients ci-dessus. En poursuivant cet objectif, selon la présente invention, il est proposé un système de commande pour réguler l'alimentation en air d'un moteur à combustion interne caractérisé par le fait qu'il comprend: - au moins deux vannes d'étranglement, comprenant chacune un étrangleur dont le réglage détermine l'alimentation en air d'au moins un cylindre dudit moteur; - un dispositif mécanique pour commander de manière synchrone les réglages de tous lesdits étrangleurs; - une pédale commandant le réglage desdits étrangleurs par l'intermédiaire dudit dispositif mécanique; - un système électronique de commande pour traiter un certain nombre de signaux d'entrée se rapportant à des paramètres physiques et aux conditions de fonctionnement de certaines pièces du véhicule sur lequel est monté ledit moteur; et - un dispositif de manoeuvre comportant une tige coulissant dans la direction axiale, dont la position axiale est commandée par ledit système électronique de commande en fonction desdits signaux d'entrée, et conçue pour arrêter la position dudit dispositif mcécanique et par conséquent le réglage de la vitesse de ralenti desdits étrangleurs de manière à réguler ladite vitesse de ralenti. Une forme de réalisation préférée non limitative de la présente invention va être décrite à titre d'exemple en faisant référence au dessin anexé qui représente un système pour commander un certain nombre de vannes d'étranglement 1 régulant l'arrivée d'air dans les cylindres d'un moteur à combustion interne équipé d'un système électronique d'injection 2. Le système, selon la présente invention, comporte: - un système électronique de commande 3 pour commander le système électronique d'injection 2 et la position axiale d'une tige 4 d'un dispositif de manoeuvre régulant le réglage de vitesse de ralenti d'un certain nombre d'étrangleurs 6; - un dispositif mécanique 7 pour commander, par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur 8, les réglages de tous les étrangleurs 6 et par conséquent l'alimentation en air des cylindres dudit moteur; et - un levier 11 actionné par le dispositif de manoeuvre 5 et conçu pour agir, à la vitesse de ralenti, sur ledit dispositif mécanique 7 pour faire varier le réglage de la vitesse de ralenti des étrangleurs 6. Le système électronique de commande 3 est une unité numérique construite à partir d'un microprocesseur pour commander les paramètres d'alimentation du moteur et les paramètres de l'allumage, comme par exemple la quantité de carburant appliquée de manière séquentielle dans chaque cylindre, le début de l'arrivée du carburant commençant à partir de l'admission par chaque cylindre, ainsi que l'avance à l'allumage. Pour calculer les paramètres ci-dessus, le système de commande 3 reçoit, de capteurs non représentés, un certain nombre de signaux d'entrée concernant, par exemple, la pression absolue à l'intérieur des vannes d'étranglement 1; la température de l'air incident; la température du liquide de refroidissement; la vitesse du moteur; la position de chaque cylindre par rapport au point mort supérieur; la tension de la batterie du véhicule; et le réglage des étrangleurs 6. A partir des signaux d'entrée ci-dessus, et par l'intermédiaire du dispositif 5 et du levier 11, le système 3 commande le réglage de la vitesse de ralenti de tous les étrangleurs 6, en particulier au cours d'un démarrage à froid ou à basse température du moteur. A la vitesse de ralenti à chaud ou à température élevée, le réglage des étrangleures 6 peut évidemment être régulé soit par des éléments régulateurs standards soit directement par le système de commande 3 au moyen d'un dispositif 5 et d'un levier 11. Dns l'exemple représenté sur le dessin annexé, le système selon la présente invention commande huit vannes d'étranglement 1, comprenant chacune un étrangleur 6. Les vannes d'étranglement 1 font partie de quatre groupes 12, dont deux sont disposés en ligne et parallèlement aux deux autres. Chaque groupe 12 comporte donc deux vannes d'étranglement 1. Les deux étrangleurs 6 de chaque groupe 12 sont montés sur une tige commune 13 orientée vers le groupe 12 en ligne avec son propre groupe. L'extrémité de la tige 13, à l'extérieur de son propre groupe 12, est équipée d'une équerre 14 en forme de L en faisant partie intégrante sous un certain angle comprenant une première partie 15 fixée par un écrou 16 à la tige 13, et une seconde partie 17 qui, grâce à une articulation ajustable 18, est reliée de façon à en faire partie intégrante sous un certain angle avec une seconde partie 17 de l'équerre 14 du groupe 12 en ligne avec son propre groupe. Ladite articulation 18 est d'un type connu et assure sensiblement la fixation de l'extrémité plate d'une partie 17 à l'intérieur de l'extrémité en forme de U des autres parties 17. Grâce à une vis 19, l'extrémité plane de la partie 17 peut être comprimée sur un bras de l'extrémité en forme de U de l'autre partie 17, en permettant ainsi aux deux groupes 12 en ligne d'être alignés convenablement en ajustant la distance entre les extrémités des parties 17 des équerres 14 en vis-à-vis. Le dispositif 7 comporte un levier 20 installé entre les deux paires de groupes 12 en ligne, et comportant une partie centrale en pivotement sur un axe 21, deux bras 22 définis le long du même axe longitudinal mais orientés dans des directions diamétralement opposées par rapport à ladite partie centrale, et un troisième bras 23 s'étendant depuis ladite partie centrale dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal des bras 22. A l'extrémité de chaque bras 22, pivote une première extrémité d'une biellette de liaison 24, dont l'autre extrémité est reliée, par une articulation à bille connue 25, à l'équerre 14 d'une paire des groupes 12 en ligne. L'extrémité du bras 23 est reliée par une biellette de liaison 26 à une pédale 8 qui, lorsqu'elle est manoeuvrée, fait tourner le levier 20 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et dans le plan indiqué sur le o dessin annexé. En tournant, le levier 20 déplace les deux biellettes de liaison 24, dont chacune fait tourner une paire respective d'équerres 14 (à l'une desquelles le levier 20 est relié) autour de l'axe des tiges respectives 13 qui sont également entraînées en rotation. Une unique commande mécanique assure donc la rotation en synchronisme de tous les étrangleurs 6 indépendamment du fait qu'ils fassent partie de groupes parallèles 12. L'axe 21 est monté librement à une première extrémité du levier 11, dont la seconde extrémité est en contact avec l'extrémité de la tige 4 du dispositif de commande 5 contrôlé par le système électronique de commande 3. La position axiale de la tige 4 détermine la position angulaire du levier 11. Particulièrement, si la tige 4 est extraite du dispositif 5, ceci fait tourner le levier 11 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour d'un axe 31 dépassant du bras 23 du levier 20. La rotation du levier 11 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre entraine une rotation identique du levier 20 et, par conséquent, également des étrangleurs 6, qui ouvrent les conduits d'admission respectifs pour obtenir une arrivée d'air supplémentaire. Le levier 11 est entraîné en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par opposition à l'action d'un ressort 32 (représenté par un trait interrompu). Si, d'autre part, la tige 4 est retirée, le ressort 32 fait tourner le levier 11 dans le sens des aiguilles d'une montre de manière à créer un contact permanent entre l'extrémité du levier 11 et la tige 4. Dans ce cas, la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du levier 11 est également accompagnée par le levier 20, du fait du ressort de rappel qui peut être installé sur l'une des équerres 14 du levier 20 lui-même. Il faut noter que la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du levier 20 sous l'effet de la pédale 8 n'entraîne pas une rotation identique du levier 11, dont l'extrémité libre est équipée d'une tige poussoir 33 constituant la partie du levier 11l réellement en contact avec la tige 4. La position axiale de la tige poussoir 33 par rapport au levier 11 est réglable grâce à une vis 34, ce qui permet donc d'ajuster la position du levier 11 par rapport à la tige 4. Le dispositif de manoeuvre 5 peut être constitué par un moteur électrique pas à pas; un moteur à courant continu avec un transducteur rotationtranslation; un actionneur électropneumatique; ou un actionneur du type à ampoule de parafine, etc. La position de la tige 13 de l'un des quatre groupes 12 est détectée par un transducteur 35, qui applique un signal électrique correspondant pour commander le système 3. Ledit signal électrique forme donc un autre paramètre commandé par le système 3, qui assure donc ainsi une commande efficace à contre-réaction. Le transducteur 35 peut être constitué par un potentiomètre électrique ordinaire ayant une piste résistive connectée au pôle positif de la batterie du véhicule et sur laquelle glisse un curseur monté sur la tige 13. Le système selon la présente invention est caractérisé également par une butée 36 pour déterminer la rotation maximale du levier 11 sous l'effet du dispositif 5. En utilisation réelle, une arrivée d'air le long des vannes d'étranglement 1, et par conséquent la puissance demandée au moteur du véhicule, est régulée, par l'intermédiaire de la pédale 8, au moyen du dispositif mécanique 7. D'autre part, l'arrivée de carburant est régulée par le système électronique d'injection 2 qui, de manière déjà connue, comporte un injecteur par cylindre du moteur du véhicule. A la vitesse de ralenti à basse température, c'est-à-dire principalement au démarrage à froid du moteur, le système de commande 3 traite ses signaux d'entrée, calcule l'alimentation en air nécessaire, et commande en conséquence le dispositif de manoeuvre 5, c'est-à-dire la position axiale exigée pour la tige 4. Cette position détermine l'orientation angulaire du levier 11 et, sous l'effet de ce dernier, la position angulaire du levier 20 et de tous les étrangleurs 6. Comme cela a déjà été indiqué, ce mode de fonctionnement peut être employé de manière approprié également lorsque le moteur est chaud et tourne à la vitesse de ralenti, auquel cas les éléments régulateurs classiques de la vitesse de ralenti peuvent être supprimés, avec tous les avantages que cela représente en termes de construction de système et de coût de fabrication. Les avantages du système selon l'invention apparaîtront clairement d'après la description précédente. Premièrement, il est proposé une commande en synchronisme de toutes les vannes d'étranglement 1 à n'importe quelle vitesse du moteur. En particulier, le dispositif mécanique régulant les réglages des étrangleurs est commandé par un système 3 à la vitesse de ralenti à la fois à froid et à chaud, tandis que, aux autres vitesses du moteur, il est commandé par l'utilisateur au moyen de la pédale 8. Evidemment, une fois synchronisés les réglages des étrangleurs 6, ce qui peut être fait avant le montage sur le véhicule, le synchronisme subsiste même après l'assemblage. De ce fait, un étrangleur peut être installé sur chaque cylindre, en éliminant, entre autres avantages, toute interaction entre les différents cylindres au moment de l'admission, et en réduisant le volume défini entre la culasse du cylindre et l'étrangleur de manière à perfectionner la réponse du moteur. Il sera évident pour les spécialistes que des modifications peuvent être apportées au système décrit et illustré ici sans sortir, toutefois, du cadre de la présente invention. En particulier, des modifications peuvent être apportées au nombre et à l'agencement des vannes d'étranglement 1 et, par conséquent, à ceux des cylindres du moteur; ainsi qu'à la construction du levier il et à la manière dont il commande le levier 20. REVENDICATIONS 1. Système de commande pour réguler l'alimentation en air d'un moteur à combustion interne caractérisé par le fait qu'il comprend: - au moins deux vannes d'étranglement (1), comprenant chacune un étrangleur (6) dont le réglage détermine l'alimentation en air d'au moins un cylindre dudit moteur; - un dispositif mécanique (7) pour commander de manière synchrone les réglages de tous lesdits étrangleurs (6); - une pédale (8) commandant le réglage desdits étrangleurs (6) par l'intermédiaire dudit dispositif mécanique (7); - un système électronique de commande (3) pour traiter un certain nombre de signaux d'entrée se rapportant à des paramètres physiques et aux conditions de fonctionnement de certaines pièces du véhicule sur lequel est monté ledit moteur; et - un dispositif de manoeuvre (5) comportant une tige (4) coulissant dans la direction axiale, dont la position axiale est commandée par ledit système électronique de commande (3) en fonction desdits signaux d'entrée, et conçue pour arrêter la position dudit dispositif mcécanique (7) et par conséquent le réglage de la vitesse de ralenti desdits étrangleurs (6) de manière à réguler ladite vitesse de ralenti. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif mécanique (7) comporte un premier levier (20) en rotation autour d'un axe (21); et un certain nombre d'éléments (24, 14, 13) grâce auxquels la rotation dudit premier levier (20) fait varier le réglage desdits étrangleurs (6). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un second- levier (11) en rotation il autour dudit axe (21) et dont la position angulaire est commandée par ledit dispositif de manoeuvre (5); en utilisation réelle, et à la vitesse de ralenti, une partie (31) dudit premier levier (20) étant en contact avec ledit second levier (11), dont la position définit le réglage de la vitesse de ralenti desdits étrangleurs (6). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit second levier (11) présente une partie comportant une tige poussoir (33) dont la position est réglable et grâce à laquelle ledit second levier (11) vient en contact avec une extrémité de ladite tige (4). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un transducteur (35) pour détecter le réglage desdits étrangleurs (6) et appliquer un signal électrique correspondant audit système de commande (3). 6. Système selon l'une au moins des revendications 2 à 5 précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend deux groupes parallèles (12), comprenant chacun au moins deux desdites vannes (1); lesdits étrangleurs (6) desdites vannes (1) de chacun desdits groupes (12) étant supportés sur une tige rotative commune (13) équipée d'une équerre (14) reliée par une biellette de liaison (24) à un bras (22) dudit premier levier (20). 7. Système selon l'une au moins des revendications 2 à 5 précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend: - deux premiers groupes (12) en ligne, comportant chacun deux desdites vannes (1); - deux seconds groupes (12) en ligne parallèles et identiques auxdits premiers groupes (12); - un tige rotative (13) pour chacun desdits premier et second groupes (12) et supportant deux desdites vannes (6) de ce groupe; une équerre (14) pour, tout en en faisant partie 12 2653172 intégrante sous un certain angle, chacune desdites tiges (13); - un moyen réglable (18) pour relier lesdites équerres (14) desdits premiers groupes (12); - un moyen réglable (18) pour relier lesdites équerres (14) desdits seconds groupes (12); - une biellette de liaison (24) reliant l'une desdites équerres (14) desdits premiers groupes (12) à un premier bras (22) dudit premier levier (20); et - une biellette de liaison (24) reliant l'une desdites équerres (14) desdits seconds groupes (12) à un second bras (22) dudit premier levier (20. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit premier levier (20) présente un troisième bras (23) relié par une autre biellette de liaison (26) à ladite pédale (8).