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EP0028174B1 - Controleur électronique de régulation du rapport air/carburant du mélange fourni à un moteur à combustion interne - Google Patents

Controleur électronique de régulation du rapport air/carburant du mélange fourni à un moteur à combustion interne Download PDF

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Publication number
EP0028174B1
EP0028174B1 EP80401409A EP80401409A EP0028174B1 EP 0028174 B1 EP0028174 B1 EP 0028174B1 EP 80401409 A EP80401409 A EP 80401409A EP 80401409 A EP80401409 A EP 80401409A EP 0028174 B1 EP0028174 B1 EP 0028174B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
digital
input
engine
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP80401409A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0028174A1 (fr
Inventor
Pierre Planteline
Roger Machetel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA ETUDES ET RECHERCHES
Original Assignee
PSA ETUDES ET RECHERCHES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA ETUDES ET RECHERCHES filed Critical PSA ETUDES ET RECHERCHES
Publication of EP0028174A1 publication Critical patent/EP0028174A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0028174B1 publication Critical patent/EP0028174B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1482—Integrator, i.e. variable slope

Definitions

  • the invention relates to fuel supply systems for internal combustion engines; it relates to an electronic controller for regulating the air / fuel ratio of the mixture admitted into the engine cylinders, and more precisely such a controller using the output signal of an oxygen sensor disposed on the exhaust path of the burnt gases.
  • FIG. 1 shows the relative proportions of the main constituents of the gases burned at the outlet of an internal combustion engine as a function of the air / fuel ratio (A / C) of the fuel mixture admitted into the cylinders of this engine, the particularly harmful constituents being hydrocarbons (HC), carbon monooxide (CO) and nitric oxides (NO x ).
  • a / C air / fuel ratio
  • a lean fuel mixture is satisfactory when the engine temperature is established, its average speed and its load not too high; conversely, during the engine start-up phase, the operating conditions at high load and during acceleration requests a rich mixture proves necessary.
  • the known electronic carburation controllers operate in a closed loop when the engine temperature is sufficiently high and the load is medium; they switch to an open loop mode during acceleration requests or high loads, so as to operate like a conventional fuel system; such a solution is far from satisfactory since one instantly loses the automatic correction made by the closed loop controller.
  • an analog type controller comprising storage means making it possible to store the value. adjusting the carburetor in a closed loop, and then adjusting the carburetor, in an open loop, from this stored adjustment value increased by a quantity depending on the engine temperature.
  • the object of the invention is a digital electronic controller for regulating the air fuel ratio (A / C) of the mixture supplied to an internal combustion engine, this engine having: a fuel supply device, the flow rate of which can be regulated by at least one solenoid valve operating according to an "all or nothing"cycle; sensors for measuring engine operating conditions, and an oxygen sensor which is placed in the path of the burnt gases; this electronic controller comprises: a clock signal generator which supplies sequencing signals and a synchronous signal at the frequency of the cycle of the solenoid valve; a closed loop circuit of the proportional-integral type with variable gain, which loop circuit is connected between the oxygen sensor and the solenoid valve and it comprises, connected in series: a level comparator with two output states which provides a signal loop error, a digital integrator having a reset input and a gain control input which receives a measurement signal representative of the motor rotation speed, a first digital modulator of the opening duty cycle (RCO) of the solenoid valve having a control input connected to the loop error signal, and a multiplexer
  • a particular embodiment of the invention is an electronic controller of the digital type in which the digital integrator comprises means making it possible to lock the latter at the extreme limits.
  • Another particular embodiment of the invention is an electronic controller of the digital type in which the digital integrator comprises means for forcing the directions of counting.
  • Another particular embodiment of the invention is an electronic controller of the digital type comprising a digital modulator of the opening / closing cycle whose sensitivity, or scale factor, can be multiplied as a function of the magnitude of a parameter. of the engine, such as temperature or engine speed.
  • the invention also relates to an internal combustion engine comprising a digital electronic controller having the characteristics listed above and making it possible to regulate the ratio of the air / fuel mixture admitted into the cylinders of this engine.
  • the controller which will now be described in detail belongs to the class of proportional-integral servomechanisms of variable delay, this delay resulting from the delay between the instant of admission of the fuel mixture and the instant of exhaust of the mixture. burned, this delay being inversely proportional to the engine speed.
  • FIG. 3a represents, in a sectional view, an oxygen probe of a known type, this probe comprises an active element 5a made of Zirconium dioxide Z 1 0 2 whose faces 5b, internal and external are coated with a film of platinum.
  • This active element is protected from direct abrasion of exhaust gases by a cover external 5C provided with openings allowing gases. exhaust to reach the sensitive part.
  • the zirconium dioxide and the platinum act as an electrochemical cell; the internal impedance, the output voltage V ⁇ and the response time of this cell are a function of the temperature.
  • FIG. 3b represents the characteristic output voltage V ⁇ / A / C ratio of the mixture; a very low level signal V ⁇ is generated when the A / C ratio is poor, that is to say greater than the stoichiometric value; when the ratio A / C is rich, the signal V ⁇ reaches a value of the order of the sees, it is this abrupt characteristic which is exploited to maintain, in closed loop, the value of the ratio A / C in the vicinity of the stoichiometric value .
  • time-delay means when the vehicle is started, until the probe has reached its operating temperature.
  • FIG. 4 represents, in the form of a simplified diagram, a carburetor 4 of the "COMPOUND" type, also called stepped carburetor, this carburetor comprises an air inlet 40 and an outlet 41 of the fuel mixture, between which two are arranged carburetion chambers: a first chamber 42a and a second chamber 42b inside which the butterflies 43a and 43b are mechanically coupled respectively so that, when the accelerator pedal is depressed, the butterfly 43b does not 'opens only when the butterfly 43a is almost completely open. It follows that at the start of the accelerator pedal stroke, only the first carburetion chamber will operate, then gradually the second chamber will come into action jointly with the first chamber.
  • the carburetion chambers are supplied with fuel by means of the various nozzles, the flow rates of which are controlled by the following solenoid valves: the EVI solenoid valves of the idle nozzles 44a and 44b, the EV2 solenoid valves of the main jets 45a and 45b, the EV3 solenoid valves of the enrichers 46a and 46b.
  • an EV4 solenoid valve actuates the opener 47 of the butterfly 43a disposed in the first carburetion chamber.
  • two vacuum sensors 48a and 48b constituted by microswitches MSW-A and MSW-B indicate the engine load regimes.
  • a solenoid valve is constituted by an electromagnetic valve controlled by an electrical signal, in general one will use solenoid valves of the "open or closed" type, the open state corresponding to the absence of electric current passing through.
  • solenoid valves To continuously control the flow rate of the fluid, such solenoid valves must be controlled, from periodic square signals, by their opening duty cycle (RCO), this is particularly the case for the solenoid valves EV1 and EV2, associated with the sprinklers, conversely the solenoid valves EV3 and EV4 can be controlled by continuous signals.
  • RCO opening duty cycle
  • the controller 6 Because the absence of current passing through a solenoid valve corresponds to a maximum fluid flow rate, it may prove necessary, in order to eliminate the self-ignition phenomenon, to provide specific means making it possible to maintain the solenoid valve in closed position, for a few seconds after opening contact 8. This consideration applies to the EV1, EV2 and EV3 solenoid valves. To this end, the controller 6 generates a suffocation signal as soon as the ignition key is turned to the off position.
  • Engine temperatures are defined by the temperature of the lubricating oil and the temperature of the cooling water.
  • the oil temperature can be given by a thermal switch, set to a temperature ⁇ H , which provides an electrical signal E H at a high level when the oil temperature is above the value ⁇ H and additionally at the low level. when the oil temperature is lower than the value ⁇ H , this electrical signal E H is available on link 7d.
  • the controller When the engine temperature is in zone 1, the controller always operates in open loop; when the engine temperature is in zone 3, the controller is authorized to operate in a closed loop.
  • the motor load is indicated by the state of the microswitches MSW-A and MSW.B associated respectively with the first and second carburetion chambers. We can then, by considering the states of these two microswitches, define four motor load zones:
  • FIG. 6 represents, in the form of a block diagram, the basic structure of an electronic carburetion controller 6.
  • This controller can be built from digital circuits, advantageously made using C-MOS (Oxide-Metal-Semiconductor-Complementary) technology, so the controller can be kept permanently on, provided that the pilot clock is interrupted of the generator 14 of the clock signals and of prohibiting the passage of a current through the control amplifiers of the solenoid valves, during periods of engine shutdown; for this purpose, one can use the information provided by the output signal V BC of the ignition key 8 of the vehicle.
  • C-MOS Oxide-Metal-Semiconductor-Complementary
  • FIG. 7a represents, in the form of chronograms, the waveforms of the clock signals Ho and Hc supplied by the clock signal generator 14.
  • the clock signal H r of frequency F c is available in three forms: a clock signal H c1 whose duration is equal to three clock steps H o , intended, in particular, to stabilize the internal data of the controller, a clock signal H c2 positioned inside of the signal H c1 intended, in particular, to transfer, sample, store, certain internal data, a clock signal H c3 , positioned outside the clock signal H c1 , intended, in particular, for resetting the contents of certain counters.
  • the value d 6 the frequency F e of the clock signals H e can be of the order of ten Hz, the value of the frequency F. of the clock signal H o being equal to 2 n .F c , where the exponent, n, determines the accuracy, or resolution, of the closed loop controller.
  • This generator 14 can supply different clock signals H i to H n at intermediate frequencies between the extreme values F o and F c .
  • FIG. 7b represents, in the form of chronograms, the waveform of the output signal C ⁇ of the level comparator 11, opposite the output signal M ( ⁇ ) of the digital integrator 15.
  • the waveform of the signal C ⁇ is idealized, in the sense that it constitutes an error signal and that then the period of the slots is random; the state at the high level of the signal CA corresponds to a lean fuel mixture, therefore to an enrichment order.
  • the signal M ( ⁇ ) oscillates around an average value indicated by a dotted line, a positive slope corresponds to an enrichment of the fuel mixture, conversely a negative slope corresponds to an impoverishment of this mixture.
  • the digital value of the signal M ( ⁇ ) can be between the extreme values zero 25 2 n -1.
  • FIG. 7c represents, in the form of a timing diagram, the waveform of the output signals R ( ⁇ ), R (8) and R (N) of the digital modulators of duration 16, 18 and 19.
  • the opening cyclic ratio (RCO) of the solenoid valves is given by the following relationship:
  • FIG. 7d represents, in the form of a timing diagram, the value of the RCO of the output signal R ( ⁇ ) of the duration modulator 15, opposite the output signal Ci of the level comparator 11.
  • the input signal EN available on the link 7e possibly via a frequency divider circuit 136, cyclically loads the content of the counter 133 in the memory register 134 which has a loading input L then reposition at zero the content of this counter which includes a reset input CLR.
  • the overflow output Co of the counter 133 is connected to a second input of the gate 132.
  • FIG. 8b represents, by way of example, the conversion characteristic of this 13 A / D converter, the digital output data is available on four bits, for example on the bus B2, below a lower speed of rotation N and beyond a higher speed of rotation N s , this data is constant; in the range of rotational speeds between the values N and N s , this digital output data varies linearly in steps.
  • the leading edge of the clock signal H c2 samples the state of the signals MSW-A and MSW-B, and the resulting sampled signals MS-A and MS-B are available respectively on the Q outputs of flip-flops 234a and 234b
  • the RALNT signal is at a low level during the engine idling speed, when the engine leaves this idling speed
  • the rising transition of this RALNT signal samples input D of flip-flop 237, which has the effect of positioning the output Q of this flip-flop at the low level
  • the trailing edge of the clock signal H c2 via the gate 238 then reposition this output Q at the high level; this results in an impulse output signal IMP.RALNT lasting half a step from the basic clock, when the engine leaves idle speed.
  • FIG. 11 represents, in the form of a block diagram, the circuit 231 making it possible to develop the signals representative of the temperature ranges of the engine cooling water; this circuit essentially comprises two voltage comparators: a first voltage comparator 231a and a second voltage comparator 231b; the first inputs of these comparators receive, via the link 7C, the signal E E representative of the water temperature, the second input of the comparator 231 a is connected to a reference voltage source V R1 and the second input of the comparator 231 b is connected to a reference voltage source V R2 different from V R1 .
  • the comparator 231a delivers an output signal V E , at the high level, for example, when the water temperature is greater than a value ⁇ F and the comparator 231b delivers an output signal V E2 at the level, for example, when the water temperature is greater than a value ⁇ c where the value of O c is greater than the value 8 F.
  • FIG. 12b represents the timing diagrams of the main signals associated with the circuit of FIG. 12a.
  • the output signal REG.EN appears with a delay T 1 , at the instant to, corresponding to the time constant of the cell R2.C2; the magnitude of this delay T1 is determined, in particular, by the delay in warming up the oxygen sensor 5.
  • the signal REG.EN authorizes the controller to regulate in closed loop mode.
  • the signal ETFF.EN appears at time t 1 and lasts a time T 2 fixed by the time constant R3.C3, the duration of this time T2 must be sufficient, of the order of a few seconds, so as to avoid any self-ignition phenomenon when the engine is stopped.
  • the durations of the signals V Bc and V BCR are identical and equal to the duration of the closing of the ignition key 8.
  • the operating modes of the controller are determined by the temperature zones and the motor load zones, these modes result from the states of the output signals produced by the logic control circuit 23.
  • the solenoid valves EV1 and EV2 are controlled by the signal R (N), the digital memory 17 does not copy the digital data M ( ⁇ ) from the digital integrator 15.
  • the solenoid valves EV1 (idle nozzles) are controlled by the signal R ( ⁇ ) and the solenoid valves EV2 (main jets) are controlled by the signal R ( ⁇ ); the digital memory 17 does not copy the data M ( ⁇ ) of the digital integrator 15.
  • the solenoid valves EV1 and EV2 are controlled by the signal R ( ⁇ ), the digital memory 17 copies the digital data M ( ⁇ ) from the digital integrator 15.
  • the solenoid valves EV1 and EV2 are controlled by the signal R (N), the digital memory 17 does not copy the digital data M ( ⁇ ) from the digital integrator 15.
  • the auxiliary modes concern the electro- EV3 and EV4 valves corresponding respectively to the enricher and the carburetor opener.
  • the output signal CA of the comparator 11 is at the high level and through the control amplifier 24 authorizes the opening of the solenoid valve EV3.
  • the solenoid valve EV4 actuates the butterfly valve opener 43a located in the first chamber of the carburetor.
  • FIG. 13a represents, in the form of a block diagram, an embodiment of the multiplexer 20 and of the logic circuits associated with the control amplifiers of the solenoid valves 21, 22, 24 and 25.
  • the multiplexer 20 is double of the type (4 inputs ⁇ 1 output), it comprises: two control inputs A and B which respectively receive the control signals CMD.1 and CMD.2 produced by the logic circuit 23, two outputs Z and W to which the input groups X correspond respectively o at X 3 and Y o at Y 3 , and finally an auxiliary control input ST, which, at the high level, makes it possible to force the outputs Z and W at the low level.
  • the inputs of the amplifiers 21, 22 and 24 of the solenoid valves EV1, EV2 and EV3 are respectively connected to the outputs of the logic gates 201, 202 and 203 of the "NON-OR" type, so as to ensure the suffocation function when the opening of the ignition key 8.
  • the first input of door 201 is connected to the output W of the multiplexer 20, the first input of the door 202 is connected to the output Z of the multiplexer 20, the first input of the door 203 is connected to the exit of a door 204 of the "NON-OR”type; the second inputs of doors 201 to 203 are connected to the output of a door 205 of the "NO-OR" type.
  • the first input of gate 204 receives the output signal C ⁇ from the level comparator 11, and the first input of gate 205 receives the signal V BCR , the second inputs of gates 204 and 205 receive the signal ETFF.EN.
  • the input of the amplifier 25 for controlling the solenoid valve EV4 is connected to the output of a door 206 of the ET type, the first input of this door receives the control signal OUVR.EN and the second input the signal V BCR .
  • the ETFF.EN signal is high for a few seconds; it follows that the outputs Z and W of the multiplexer 20 are at the low level, jointly, the signal V SCR is at the low level, where it follows that the outputs of the gates 201 to 203 and 206 are at the high level thus ensuring the closing of the EV1, EV2 and EV3 solenoid valves and opening of the EV4 solenoid valve.
  • the signal ETFF.EN returns to the low level, the output of the gate 205 is at the high level and the output of the gates 201 to 203 is at the low level, from which it follows that the electrical consumption of all the control amplifiers of the solenoid valves is zero.
  • FIG. 14 represents, in the form of an electrical diagram, an embodiment of a control amplifier for a solenoid valve; this amplifier comprises, connected in series: a control transistor T1 and a switching transistor T2.
  • the EV solenoid valve is connected to the collector output of the transistor T2 by a link 9; when handling this link 9, it may be accidentally short-circuited to ground, which could lead to the destruction of the amplifier.
  • the amplifier comprises a means of protection against short-circuits of the link 9; this means comprises: a logic gate P of the AND type, the two inputs of which are shunted by a capacitor C o , the first input of this gate receives the amplifier control signal and the second input is connected, through a resistor Ro, to the collector of the switching transistor; the elements Ro and Co constitute a high-pass network for the input signal E ; .
  • FIG. 15 represents, in the form of a block diagram, an embodiment of the digital integrator, this digital integrator 15 essentially comprises a programmable counter 151 of the direct / reverse type (UP / DOWN according to Anglo-Saxon conventions) this counter comprising: a clock input CK connected to a logic gate 152 of the ET type, a counting direction input U / D connected to the output Q of a flip-flop 153 of the D type, data inputs Ao to An -1, a loading input L of the input data and of the outputs connected to a logic gate 154 of the NAND type and of the status outputs of the n flip-flops constituting a counter 151, these status outputs are gathered on the bus B3 which provides the digital data M ( ⁇ ), this counter also includes an overflow CO output, connected to a first input of gate 152 in order to block the content from the counter to the value 2 "-1 in the reverse count direction.
  • this counter also includes an overflow CO output, connected to a first input of gate 152
  • the means for varying the gain of the integral loop as a function of the speed of rotation of the motor comprises a discrete frequency multiplier 156, of the BRM type, for example; data inputs M o to M i-1 are connected to the bus B2 which provides digital data representative of the speed of rotation of the motor, the clock input CK receives a clock signal H o supplied by the signal generator clock 14, this multiplier delivers, on its signal output S, a clock signal H i of frequency F 1 as a function of the speed of rotation of the motor, this clock signal H, is applied to a second input of the door 152, on the other hand, a third complementary input of this door receives the clock signal H c1 allowing, at the start of a solenoid valve cycle, to stabilize for a short time the output data of the counter 151, in order to allow the transfer of this output data in the digital duration modulator 16.
  • the flip-flop 153 comprises a data input D which receives the output signal CA from the level comparator 11, a clock input CK controlled by the clock signal H i , two priority control inputs an input PR for positioning at the high level which receives a signal FCR.U making it possible to force the incrementation of the counter and an input CLR which receives a signal FCR.D making it possible to force the decrementation of the meter; the input PR of the flip-flop 153 is connected to a logic gate 155 of the NOR type, which receives, on a first input, a signal FCR.U.EN of authorization of forcing in the direction of direct counting and, on a second input, an INCR signal of increment order.
  • Gate 154 has a first input which receives a signal REINT.EN authorizing the reset of the counter and a second input which receives a signal IMP.RALNT of reset command when the engine comes out of the idle speed corresponding to the zone I in Figure 5b.
  • the digital integrator 15 comprises a means for resetting the content of the counter 151 to the value of the RCO of the signal R (6) for controlling the solenoid valves, this resetting means including the counter 157 of the direct type and the logic gate 158 of the AND type. .
  • the number j of flip-flops of the counter 158 can be less than the number n of flip-flops of the counter 151, in this case, the least significant data inputs A o to 1 i-1 , are biased at the low level and the inputs A to A n-1 , are connected in correspondence to the state outputs P o -P j-1 of the counter 158 which has a clock input CK connected to the logic gate 158 and a reset CLR input which receives the signal d 'clock H ca ; logic gate 158 has a first input which receives the output signal R (8) from the digital duration modulator 18, a second complemented input which receives the clock signal H c1 , and a third input which receives a clock signal H 2 of frequency Fo / 2 nj .
  • this digital integrator 15 When the signal C ⁇ is at the high level corresponding to a lean fuel mixture, the output Q of the flip-flop 153 is at the high level and the counting direction of the counter 151 is direct, corresponding to an increase in the content of this counter, correlatively when the signal C ⁇ is at the low level, there corresponds a decrementation of the content of the counter.
  • the connection between the CO output of the counter 151 and the first input of the door 152 allows, in the event of a fault in the probe A, for example, the stop of the counter 151 at its maximum value 2 n-1 corresponding to a mixture rich fuel,
  • the content of counter 157 is reset to zero by the clock signal H c3 , then is incremented during the time period during which the signal R (0) is high, the content of this counter 157 is transferred to the counter 151 under the action of the signal REINT.EN at the low level in the open loop regulation mode or by the signal IMP.RALNT at the low level, when the engine leaves the idle speed.
  • FIG. 16b represents a chronogram of the main signals associated with the circuit of FIG. 16a which operates as follows: at times t x , the content of the counter C is loaded at the value M, this content is then decremented at the rate of the signal d ' clock F x , up to the zero value, the counter is then maintained at this zero value by coupling the CO output to one of the inputs of the gate P; the pulse duration of the output signal E o is given by the following relation:
  • the output signals R, ( ⁇ ) and R 2 ( ⁇ ) corresponding respectively to the first and second digital modulators are applied to the two inputs of an electronic switch 165 whose control input C receives the output signal C ⁇ from the comparator of level 11.
  • FIG. 17b represents a timing diagram of the main signals associated with the digital duration modulator of FIG. 17a.
  • the signal C ⁇ is represented in an idealized form, in fact, the period of this signal is not as regular since it is supplied by the probe ⁇ which is effectively an error detector.
  • the digital signal M ( ⁇ ) supplied by the digital integrator oscillates slightly around an average value due to the non-linear characteristic of the regulation loop.
  • the RCO value of the output signal R ( ⁇ ) depends on the sign of the signal C ⁇
  • the digital duration modulator 18 allows, when the controller operates in open loop, to vary the RCO of the solenoid valves as a function of the temperature of the motor, this modulator is represented, in the form of a block diagram, in FIG. 18. It includes a single digital duration modulator and electronic means making it possible to vary the frequency of the clock signal for decrementing the content of this counter. As of now, a first ramarque is essential; the resolution or precision of this modulator does not need to be as high as that of the previous modulator, since it is used only during open loop operation of the controller.
  • the frequency Fx of the output signal of the multiplier 183 is given by the following relation: with where Nx is the numerical value for programming the data inputs of the multiplier.
  • Nx is the numerical value for programming the data inputs of the multiplier.
  • the value of the RCO of the open loop solenoid valves is equal to the value of the RCO of the closed loop, multiplied by a factor greater than unity and a function of the temperature of the motor, consequently, in open loop, the controller will act to enrich the A / C mixture admitted into the engine cylinders.
  • the speed of copying of this digital memory 15 is determined by the frequency F R of a clock signal H R of copying, the copying of the signal M ( ⁇ ) by this digital memory 15 is authorized by a signal RECOP.EN at high level; this signal being supplied by the logic circuit 23 is applied to a first input of the gate 174.
  • the frequency F R of the feedback clock signal H R can be equal to the cycle frequency F e of the solenoid valves or to a multiple of this frequency according to the desired copying speed, this signal H R is applied to a second input of the gate 174 and through an inverter 175 to the clock input CK of the flip-flop 173.
  • a digital voltage source of value Mo is connected to the most significant data inputs D i to D n-1 and the least significant data inputs D o to D i-1 are connected at a low level, this digital voltage source can be constituted by a digital potentiometer supplied by the voltage source V cc .
  • This digital quantity Mo is loaded into the counter 171 under the action of an initialization authorization signal INIT.EN applied to the loading input L of this counter.
  • FIG. 20b represents, in the form of an electrical diagram, an embodiment of a circuit making it possible to develop the signal INIT.EN authorizing the initialization of the counter 171
  • this circuit is essentially constituted by a transistor T1, of the NPN type, supplied from the stabilized DC voltage Vcc, supplied by the power supply circuit 27, the base of this transistor T1 is connected to the voltage Vcc through a delay circuit including the resistors R3, R4 and the capacitor C2.
  • this transistor is energized, the voltage at the junction point of the resistor R2 and of the collector is high for a fraction of a second, due to the delay network in series with the base of the transistor, which has for effect of authorizing the change of the quantity Mo in the counter 171.
  • the digital memory 17 is continuously supplied by the supply voltage Vcc; after a first start of the engine, the content of this memory will be the quantity M ( ⁇ ), however, in the event of accidental interruption of the supply voltage Vcc, the digital memory can be initialized again at the value Mo .
  • the digital memory as just described has a storage capacity of n bits, this capacity being equal to that of the digital integrator 15, this condition is absolutely not necessary the storage capacity of this memory digital is essentially determined by the number of bits m 'or m "of the digital modulators of duration 18 and 19.
  • the initial setting of the carburetor must be such that the value of the digital source Mo is equal to 2 n-1 , in this case, the data inputs Do to D n - 2 are polarized at the low level and the data input D n-1 is polarized at the high level.
  • FIG. 21 represents, in the form of a block diagram, an embodiment of an upper stop circuit of the signal R (A) for closed loop regulation of the solenoid valves EV1 and EV2, this circuit essentially consists of a flip-flop 28 of type D in which: the output signal R () of the duration modulator 16 is applied to the input D, the output signal R (N) of the duration modulator 19 is applied to the clock input CK and the output signal ERC.D is taken from output Q.
  • the signal R ( ⁇ ) is sampled by the signal R (N).
  • the output signal FRC.D is at the high level; this signal is linked to the CLR input of flip-flop 153; it follows that the content of the counter 151 of the digital integrator 15 is decremented.
  • FIG. 22 represents, in the form of a block diagram, an embodiment of a circuit 29 for the lower stop of the signal R ( ⁇ ) for closed loop regulation of the solenoid valves EV1 and EV2.
  • the RCO of the regulation signal R ( ⁇ ) must not be less than a quantity [M ( ⁇ ) - ⁇ M] / 2 n -1, ⁇ M being a predetermined fixed quantity; to do this, an adder 291 is provided between the sleep weight outputs of the digital integrator 15 and the most significant inputs of the comparator 172 of the digital memory 17.
  • neur 291 has first inputs Ao-Ap-1 connected in correspondence at the most significant bits of the bus B3 and of the second inputs Bo-Bo-1 connected to the output of a multiplexer 292 controlled by the clock signal Hc1, the first inputs Co-Cp-1 of this multiplexer are connected to the level down while the second Do-Dp-1 inputs are connected to the digital quantity ⁇ M.
  • the digital quantity ⁇ M is transferred to the inputs Bo-Bp-1 of the adder 291 and summed to the quantity M ( ⁇ ).
  • the comparison output of the digital comparator 172 is sampled by a flip-flop 293 of type D which receives on its clock input CK the clock signal H c2 .
  • the INCR output signal taken from the Q output of flip-flop 293 indicates the sign of the deviation.
  • the stoichiometric ratio does not always correspond to the optimal point of closed loop operation of the controller, for example, it is sometimes desirable to shift the regulation point towards lean fuel mixtures in order to reduce the specific fuel consumption or the quantities of CO and HC emitted.
  • This offset can be obtained according to two known methods: a first method consisting in making the gain of the integral loop asymmetrical and a second method consisting in delaying the order at depletion.
  • FIG. 23 represents, in the form of a block diagram, an embodiment of a circuit 30 making it possible to carry out an asymmetrical control of the loop gain.
  • This circuit 30 can be inserted in the bus B2, between the A / D converter 13 and the digital integrator 15. It is recalled that the gain of the integral control is proportional to the frequency of the clock signal of incrementation of the counter 151 of the digital integrator 15 and, in a practical way, by modifying the magnitude of the digital programming data of the multiplier BRM.
  • this asymmetry circuit performs, by programming alternately, under the control of the signal CA, the product of the speed of rotation N of the motor by the constants A and A '; the adder 303 fixes the origin of the products An and A'N.
  • the asymmetry circuit which has just been described makes it possible, by choosing the value of AA 'and B-B', to modify the integral loop gain on demand, however, in practice, a single value of these parameters can be determined, then this asymmetry circuit can be simplified and include only the ROM memory 302 addressed, on the one hand, by the bus B2 and, on the other hand, by the signal C ⁇ .
  • the output signal CA * is taken from the output of door 314.
  • the operation of this circuit 31 is as follows: the ROM memory 311, or program memory, provides the slope of the delay to depletion as a function of the speed of rotation N of the motor, the subtractor 313 makes it possible to introduce an initial delay to depletion, the counter 315 makes it possible to adjust the step of the delay introduced by the counter 313.
  • the values for adjusting the flow rate of the fluids obtained during closed loop operation can be kept and used during open loop operation.
  • the values for adjusting the flow rate of open loop fluids are deduced from the closed loop values by a multiplying factor depending on the value of an engine operating parameter.
  • the power consumption of the controller is extremely low, however the power supply to the controller can be interrupted when stopped, the controller comprising internal reset means.
  • the invention finds its application in internal combustion engines equipped with a carburetor or a fuel injection system.

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Description

  • L'invention se rapporte aux systèmes d'alimentation en carburant des moteurs à combustion interne; elle concerne un contrôleur électronique de régulation du rapport air/carburant du mélange admis dans les cylindres du moteur, et plus précisément un tel contrôleur utilisant le signal de sortie d'une sonde à oxygène disposée sur le trajet d'échappement des gaz brûlés.
  • La figure 1 montre les proportions relatives des principaux constituants des gaz brûlés à la sortie d'un moteur à combustion interne en fonction du rapport air/carburant (A/C) du mélange carburé admis dans les cylindres de ce moteur, les constituants particulièrement nocifs étant les hydrocarbures (HC), le monooxyde de carbone (CO) et les oxydes nitriques (NOx).
  • A l'examen de cette figure, on voit que le taux de pollution d'un moteur se réduit lorsque celui-ci est alimenté par un mélange pauvre, c'est-à-dire dont le rapport A/C est supérieur à 15:1 correspondant au rapport stoechiométrique indiqué par la ligne verticale pointillée. Il est connu que l'émission de CO diminue lorsque le rapport A/C croît du fait de l'excès d'oxygène qui assure une combustion plus parfaite du mélange carburé. Dans la pratique à cause du mélange imparfait air/carburant et de la courte durée de combustion, un excès d'air au-dessus du rapport A/C stoechiométrique s'avère nécessair. Toutefois, un rapport A/C supérieur à 18:1 constitue une limite supérieure car, pour diverses raisons, l'émission de HC croît à nouveau, l'ignition du mélange s'avère critique, la puissance fournie par le moteur est plus faible et la consommation spécifique augmente. Alors, pour satisfaire aux Normes de pollution actuellement en vigueur et, pour le futur, en cours d'élaboration, on est conduit à prendre des mesures complémentaires qui consistent généralement à détruire les agents nocifs résiduels à l'extérieur du moteur, dans des réacteurs catalytiques ou non catalytiques. Il résulte de ce qui vient d'être exposé que, pour réduire le taux de pollution des véhicules automobiles à des valeurs faibles, le rapport A/C du mélange carburé admis dans les cylindres du moteur doit demeurer dans des limites étroites correspondant à un mélange plutôt pauvre, et que, pour disposer d'une conduite souple, dans le sens d'agréable, il faut accroître la richesse du mélange carburé pour certains régimes d'utilisation du moteur.
  • Dans un système de carburation classique, il n'est pas possible de contrôler le rapport A/C du mélange carburé avec la précision suffisante, compte tenu des dispersions de fabrication, des usures inévitables et des variations des conditions de fonctionnement, notamment la température du moteur, la pression ambiante, etc. Aussi a-t-on déjà proposé des contrôleurs électroniques de carburation qui utilisent le signal électrique de sortie d'une sonde à oxygène placée sur le trajet des gaz d'échappement du moteur pour agir sur les débits de carburant fournis au carburateur. Pour obtenir de faibles émissions de CO et de HC, il est nécessaire d'opérer avec des valeurs du rapport A/C de l'ordre de 16:1 à 18:1 qui correspondent aussi à une faible consommation spécifique, mais ne permettent pas de tirer la puissance maximale du moteur et d'assurer une inflammation adéquate du mélange lorsque la température du moteur est basse.
  • Un mélange carburé pauvre est satisfaisant lorsque la température du moteur est établie, sa vitesse de rotation moyenne et sa charge pas trop importante; à l'inverse, pendant la phase de démarrage du moteur, les régimes de fonctionnement à charge élevée et lors des demandes d'accélération un mélange riche s'avère necés- saire. Les contrôleurs électroniques de carburation connus opèrent en boucle fermée lorsque la température du moteur est suffisamment élevée et la charge moyenne; ils commutent sur un mode en boucle ouverte lors des demandes d'accélération ou des charges élevées, de façon à opérer comme un système de carburation classique; une telle solution est loin d'être satisfaisante puisque l'on perd instantanément la correction automatique apportée par le contrôleur en boucle fermée.
  • Dans le but de remédier au défaut des contrôleurs de carburateurs précités, il a été proposé, dans la FR-A-2.389.770, un contrôleur du type analogique comprenant des moyens de' mémorisation permettant de mémoriser la valeur. du réglage du carburateur en boucle fermée, et alors de régler le carburateur, en boucle ouverte, à partir de cette valeur de réglage mémorisée augmentée d'une quantité fonction de la température du moteur.
  • L'objet de l'invention est un contrôleur électronique numérique permettant de réguler le rapport air carburant (A/C) du mélange fourni à un moteur à combustion interne, ce moteur ayant: un dispositif d'alimentation en carburant, le débit duquel peut être réglé par au moins une électrovanne opérant selon une cycle "tout ou rien"; des capteurs de mesure des conditions de fonctionnement du moteur, et une sonde à oxygène qui est placée sur le trajet des gaz brûlés; ce contrôleur électronique comprend: un générateur de signaux d'horloge qui fournit des signaux de séquencement et un signal synchrone à la fréquence du cycle de l'électrovanne; un circuit de boucle fermée du type proportionnel-intégral à gain variable, lequel circuit de boucle est connecté entre la sonde à oxygène et l'électrovanne et il comporte, connectés en série: un comparateur de niveau à deux états de sortie qui fournit un signal d'erreur de boucle, un intégrateur numérique ayant une entrée de réinitialisation et une entrée de commande de gain qui reçoit un signal de mesure représentatif de la vitesse de rotation du moteur, un premier modulateur numérique du rapport cyclique d'ouverture (RCO) de l'électrovanne ayant une entrée de commande connectée au signal d'erreur de boucle, et un multiplexeur permettant d'ouvrir le circuit de boucle fermée et d'entrer un signal de réglage en boucle ouvertue, ce multiplexeur ayant au moins une entrée de commande qui est connectée à un circuit logique de contrôle sensible aux signaux de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et sélectionnant le mode de fonctionnement en boucle fermée ou en boucle ouverte; et en ce qu'un circuit de régulation en boucle ouverte est connecté entre l'intégrateur numérique et une autre entrée du multiplexeur et comporte une mémoire numérique ayant des moyens de filtrage et de recopie du contenu de l'intégrateur numérique, cette mémoire numérique étant connectée à un second modulateur numérique ayant une entrée de commande connectée à un second modulateur numérique ayant une entrée de commande connectée à un signal de mesure, tel qu'un signal de mesure de la température du moteur et la sortie de ce modulateur numérique étant également connectée à l'entrée de réinitialisation de l'intégrateur numérique.
  • Un mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique dans lequel l'intégrateur numérique comporte un moyen permettant de verrouiller celui-ci aux limites extrêmes.
  • Un autre mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique dans lequel l'intégrateur numérique comporte un moyen de forçage des directions du comptage.
  • Un autre mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique comprenant un modulateur numérique du cycle d'ouverture/fermeture dont la sensibilité, ou facteur d'échelle, peut être multipliée en fonction de la grandeur d'un paramètre du moteur, tel que la température ou la vitesse de rotation du moteur.
  • L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant un contrôleur électronique numérique ayant les caractéristiques énumérées ci-dessus et permettant de réguler le rapport du mélange air/carburant admis dans les cylindres de ce moteur.
  • D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent un mode de réalisation d'un contrôleur selon l'invention; sur ces dessins:
    • - la Figure 1 représente les proportions relatives des principaux constituants des gaz d'échappement en fonction du rapport A/C du mélange carburé,
    • - la Figure 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un système de carburation pour moteur à combustion interne éqipé d'un carburateur régulé électroniquement,
    • - la Figure 3a représente, selon une vue en coupe, une sonde à oxygène d'un type connu,
    • - la Figure 3b représente la caractéristique de la tension de sortie d'une sonde à oxygène telle que représentée sur la Figure 3a,
    • - la Figure 4 représente, sous la forme d'un schéma simplifié, un carburateur du type COMPOUND,
    • - la Figure 5a représente, sous la forme d'un diagramme, les différentes zones de température du moteur,
    • - la Figure 5b représente,, sous la forme d'un tableau, les différentes zones de charge du moteur,
    • - la Figure 6 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un contrôleur électronique de carburation selon l'invention,
    • - la Figure 7a représente, sous la forme de chronogrammes, les formes d'ondes des signaux d'horloge Ho et He,
    • - la Figure 7b représente, sous la forme d'un chronogramme, la forme d'onde du signal de sortie Cλ en regard du signal M (À),
    • - la Figure 7c représente un chronogramme des signaux de sortie R (λ) ou R (8) ou R (N) des modulateurs numériques de durée,
    • - la Figure 7d représente un chronogramme de la valeur du RCO du signal de sortie R (À) en regard du signal de sortie CÀ du comparateur de niveau,
    • - la Figure 8a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du convertisseur A/N fournissant un signal numérique représentatif de la vitesse de rotation du moteur,
    • - la Figure 8b représente la caractéristique de conversion du convertisseur A/N de la vitesse de rotation du moteur,
    • - la Figure 9 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit logique de contrôle des modes de fonctionnement du contrôleur,
    • - la Figure 10 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit de traitement des signaux MSW-A et MSW-B,
    • - la Figure 11 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit d'élaboration des signaux représentatifs des plages de température de l'eau du moteur,
    • - la Figure 12a représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation du circuit de traitement du signal de sortie VBc de la clé de contact du moteur,
    • - la Figure 12b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au circuit de traitement de la Figure 12a,
    • - la Figure 13a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du multiplexeur et des circuits logiques associés aux amplificateurs de commande des électrovannes,
    • - la Figure 13b représente, sous une forme tabulaire, les liaisons entre les entrées et les sorties du multiplexeur,
    • - la Figure 14 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, une mode de réalisation d'un amplificateur de commande pour électrovanne,
    • - la Figure 15 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de l'intégrateur numérique,
    • - la Figure 16a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un modulateur numérique de durée,
    • - la Figure 16b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au modulateur numérique de la Figure 16a,
    • - la Figure 17a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R (λ),
    • - la Figure 17b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au modulateur de la Figure 17a,
    • - la Figure 18 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R(θ) ,
    • - la Figure 19 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R (N),
    • - la Figure 20a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de la mémoire numérique,
    • - la Figure 20b représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation du circuit fournissant le signal INIT.EN autorisant l'initialisation de la mémoire numérique,
    • - la Figure 21 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de butée supérieure,
    • - la Figure 22 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de butée inférieur,
    • - la Figure 23 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit d'asymétrie de la boucle,
    • - la Figure 24 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de retard à l'appauvrissement.
  • Le contrôleur qui sera décrit maintenant, de façon détaillée, appartient à la classe des servomécanismes du type proportionnel-intégral à retard variable, ce retard résultant du délai entre l'instant d'admission du mélange carburé et l'instant d'échappement du mélange brûlé, ce délai étant inversement proportionnel à la vitesse de rotation du moteur.
  • La figure 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un système de carburation pour moteur à combustion interne équipé d'un carburateur régulé électroniquement; ce système comprend les éléments suivants:
    • - un bloc moteur 1, comportant notamment: le collecteur d'admission 2 du mélange carburé, le collecteur d'échappement des gaz brûles et, généralement, des senseurs de température de l'eau de refroidissement et de l'huile de lubrification, ces senseurs de température n'étant pas représentés sur cette figure,
    • - un carburateur 4, muni de ses accessoires tels que la filtre à air, la pompe d'alimentation en carburant, etc., ce carburateur, qui peut être d'un type connu, comporte des moyens électromécaniques, identifiés par la référence E.Vs permettant de faire varier le débit des fluides; par exemple, ces moyens électromécaniques peuvent être constitués par des électrovannes opérant avantageusement selon un mode "tout ou rien". Il peut comporter aussi des senseurs de pression permettant de connaître les grandeurs de la dépression dans les tubulures d'admission, ces grandeurs étant représentatives de la charge du moteur,
    • - un senseur d'oxygène 5, appelé couramment sonde À (lambda), cette sonde est disposée directement sur la tubulure d'échappement 3a qui fait suite au collecteur d'échappement 3; elle fournit un signal de sortie Vλ représentatif du rapport A/C du mélange carburé,
    • - un contrôleur électronique 6, qui peut opérer sur divers modes de fonctionnement, notamment un mode de régulation en boucle fermée, un mode de commande en boucle ouverte et, éventuellement, un mode hybride de régulation/commande, ces modes de fonctionnement étant régis par les conditions d'utilisation du moteur. Le contrôleur reçoit, d'une part, sur la liaison 7f, le signal d'entrée Vλ fourni par la sonde à oxygène 5, les signaux fournis par les différents senseurs du moteur, par exemple: sur les liaisons 7a et 7b, des signaux fournis par les senseurs de pression; sur la liaison 7c, un signal fourni par le senseur de température de l'eau de refroidissement, sur la liaison 7d, un signal fourni par le senseur de température de l'huile de lubrification, sur la liaison 7e, un signal représentatif de la vitesse de rotation du moteur et, d'autre part, de la source d'énergie électrique des véhicules, directement sur la liaison 7g, une tension VB et, indirectement sur la liaison 7h, à travers un interrupteur 8, ou clé de contact, une tension VBC: le contrôleur délivre sur la liaison 9, des signaux électriques de commande des électrovannes EVs,
    • - un ou des convertisseurs 10, catalytiques ou non, disposés en série avec la tubulure d'échappement 3a, la fonction de ces convertisseurs étant de compléter l'action du contrôleur, afin de réduire les niveaux d'émission des agents nocifs aux valeurs extrêmement faibles imposées par les Normes d'antipollution considérées.
  • La figure 3a représente, selon une vue en coupe, une sonde à oxygène d'un type connu, cette sonde comprend un élément actif 5a en dioxyde de Zirconium Z102 dont les faces 5b, interne et externe sont revêtues d'une pellicule de platine. Cet élément actif est protégé de l'abrasion directe des gaz d'échappement par un capot externe 5C muni d'ouvertures permettant aux gaz. d'échappement d'atteindre la partie sensible. Lorsque l'élément actif est porté à une température suffisante, le dioxyde de zirconium et le platine agissent comme une cellule électrochimique; l'impédance interne, la tension de sortie Vλ et le temps de réponse de cette cellule sont fonction de la température.
  • La figure 3b représente la caractéristique tension de sortie Vλ/rapport A/C du mélange; un signal Vλ de très faible niveau est généré lorsque le rapport A/C est pauvre, c'est-à-dire supérieur à la valeur stoechiométrique; lorsque le rapportA/C est riche, le signal Vλ atteint une valeur de l'ordre du voit, c'est cette caractéristique abrupte qui est exploitée pour maintenir, en boucle fermée, la valeur du rapport A/C au voisinage de la valeur stoechiométrique. Avec ce type de sonde, il est nécessaire de prévoir, dans le contrôleur, des moyens de temporisation, au démarrage du véhicule, tant que la sonde n'a pas atteint sa température de fonctionnement.
  • La figure 4 représente, sous la forme d'un schéma simplifié, un carburateur 4 du type "COMPOUND", encore appelé carburateur étagé, ce carburateur comporte une entrée d'air 40 et une sortie 41 du mélange carburé, entre lesquels sont disposées deux chambres de carburation: une première chambre 42a et une seconde chambre 42b à l'intérieur desquelles sont placés respectivement les papillons 43a et 43b accouplés mécaniquement de telle façon que, lorsque l'on appuie sur la pédale d'accélération, le papillon 43b ne s'ouvre que lorsque le papillon 43a est presque totalement ouvert. Il en résulte qu'au début de la course de la pédale d'accélération, seule la première chambre de carburation fonctionnera, puis progressivement la seconde chambre entrera en action conjointement avec la première chambre.
  • Les chambres de carburation sont alimentées en carburant par l'intermédiaire des différents gicleurs dont les débits sont contrôlés par les électrovannes suivants: les électrovannes EVI des gicleurs de ralenti 44a et 44b, les électrovannes EV2 des gicleurs principaux 45a et 45b, les électrovannes EV3 des enrichisseurs 46a et 46b. D'autre part, une électrovanne EV4 permet d'actionner l'ouvreur 47 du papillon 43a disposé dans la première chambre de carburation. Enfin, deux capteurs de dépression 48a et 48b, constitués par desmicrorupteurs MSW-A et MSW-B indiquent les régimes de charges du moteur.
  • Une électrovanne est constituée par une soupape électromagnétique commandée par un signal électrique, en général on utilisera des électrovannes du type "ouvert ou fermé", l'état ouvert correspondant à l'absence de courant électrique traversant. Pour contrôleur, de manière continue, le débit du fluide, de telles électrovannes doivent être commandées, à partir de signaux carrés périodiques, par leur rapport cyclique d'ouverture (RCO), c'est le cas notamment pour les électrovannes EV1 et EV2, associées aux gicleurs, à l'inverse les électrovannes EV3 et EV4 peuvent être commandées par des signaux continus. Du fait que l'absence de courant traversant une électrovanne correspond à un débit maximal de fluide, il peut s'avérer nécessaire, dans le but d'éliminer le phénomène d'autoallumage, de prévoir des moyens spécifiques permettant de maintenir l'électrovanne en position fermée, pendant quelques secondes après avoir ouvert le contact 8. Cette considération s'applique pour les électrovannes EV1, EV2 et EV3. A cet effet, le contrôleur 6 élabore un signal d'étouffement dès que l'on tourne la clé de contact sur la position arrêt.
    • Zones de temperature du moteur
  • Les températures du moteur sont définies par la température de l'huile de lubrification et la température de l'eau de refroidissement.
  • La température de l'huile peut être donnée par un thermocontact, réglé à une température θH, qui fournit un signal électrique EH à un niveau haut lorsque la température de l'huile est supérieure à la valeur θH et complémentairement au niveau bas lorsque la température de l'huile est inférieure à la valeur θH, ce signal électrique EH est disponible sur la liaison 7d.
  • La température de l'eau de refroidissement peut être donnée par une sonde de température qui fournit un signal électrique Eg représentatif de la température de l'eau; ce signal électrique est disponible sur la liaison 7c. Trois domaines de température de l'eau seront considérés:
    • a) très froid: inférieur à une valeur 6F,
    • b) froid: comprise entre cette valeur 8F et une valeur supérieure 8c,
    • c) chaud: supérieure à cette valeur θc.
  • On peut alors, en considérant les températures d'huile et d'eau, définir trois zones de température du moteur, illustrées sur la figure 5a:
    Figure imgb0001
  • Lorsque la température du moteur se situe dans la zone 1, le contrôleur opère toujours en boucle ouverte; lorsque la température du moteur se situe dans la zone 3, le contrôleur est autorisé à opérer en boucle fermée.
    • Zones de charges du moteur
  • La charge du moteur est indiquée par l'état des microrupteurs MSW-A et MSW.B associés respectivement aux première et seconde chambres de carburation. On peut alors, en considérant les états de ces deux microrupteurs, définir quatre zones de charge du moteur:
    Figure imgb0002
    • illustrées sur la figure 5b. Structure du contrôleur
  • La figure 6, représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un contrôleur électronique de carburation 6.
  • Dans ce qui suit, on supposera que ce contrôleur opère à partir d'une sonde λ, comme décrit sur la figure 3a et qu'il est associé à une carburateur du type illustré sur la figure 4. Ce contrôleur comprend les éléments suivants:
    • - un comparateur de niveau 11, avantageusement du type type à hystérésis, qui comporte: une première entrée qui reçoit le signal de sortie VA fourni par la sonde À 5 placée sur le trajet d'échappement des gaz brûlés, et une seconde entrée reliée à une source de tension continue fixe Va; ce comparateur délivre un signal de sortie Cλ à deux états: un état au niveau haut lorsque le rapport A/C est pauvre et un état au niveau bas lorsque le rapport A/C est riche,
    • - un premier convertisseur analogique/ numérique (A/N) 12; l'entrée de ce convertisseur reçoit, par la liaison 7C, un signal électrique continu EE représentatif de la température 8 de l'eau de refroidissement du moteur, ce convertisseur 12 délivre sur une ligne omnibus B1 (bus en abrégé) une donnée numérique représentative de la température de l'eau du moteur,
    • - un second convertisseur A/N 13, l'entrée de ce convertisseur reçoit un signal EN en impulsions, dont la fréquence de récurrence est proportionnelle à la vitesse de rotation N du moteur, ce convertisseur délivre, sur un bus B2, une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation N du moteur,
    • - un générateur 14 de signaux d'horloge, ce générateur incluant: une horloge pilote, des circuits diviseurs de fréquence et un moyen d'interruption de l'horloge pilote, ce générateur délivre deux signaux d'horloge de base: un signal d'horloge Ho de fréquence Fo et un signal d'horloge Hc de fréquence Fc correspondant à la fréquence de cycle des électrovannes EV1 et EV2 et des signaux d'horloge Hi à Hn à fréquence intermédiaire entre les fréquences extrêmes Fo et Fc,
    • - un intégrateur numérique 15, cet intégrateur incluant un compteur programmable du type direct/inverse, incrémenté par un signal d'horloge Ho, des moyens de commande de la direction de comptage, reliés notamment à la sortie du comparateur 11, des moyens de réinitialisation; des moyens permettant de modifier le gain de boucle intégral en fonction de la vitesse de rotation du moteur, ces moyens étant contrôlés par le signal numérique disponible sur le bus B2,
    • - un premier modulateur numérique 16 de durée relié au bus B3, ce modulateur incluant deux compteurs programmables du type inverse, des moyens permettant d'introduire le terme de gain proportionnel, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (À) de fréquence de récurrence Fe permettant de commander le RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle fermée; il reçoit les signaux d'horloge Ho et Hc,
    • - une mémoire numérique 17, reliée au bus B3, cette mémoire élabore et stocke une donnée numérique M (λ) correspondant à la version filtrée de la 'donnée numérique M (λ); cette opération de recopie du contenu de l'intégrateur numérique 15 n'est autorisée que lorsque le système de carburation opère en boucle fermée et que le moteur fonctionne avec une charge moyenne; à cet effet, cette mémoire numérique reçoit un signal RECOP.EN autorisant l'opération de recopie: cette mémoire numérique comporte un moyen d'initialisation à une valeur déterminée, la vitesse de recopie est fixée par la fréquence d'un signal d'horloge HR; la donnée numérique de sortie M (λ) est transmise sur un bus B4,
    • - un second modulateur numérique 18 de durée relié au bus B4, ce modulateur incluant un compteur programmable du type inverse et un moyen permettant implicitement de multiplier la donnée numérique M (λ) par un facteur fonction de la température 8 de l'eau de refroidissement du moteur, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (8) de fréquence de récurrence Fc permettant de commander de RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle ouverte, il reçoit les signaux d'horloge He et H, et, par le bus B1, la donnée numérique correspondant à la température de l'eau de refroidissement du moteur, le signal de sortie R (θ) est, d'autre part, utilisé pour réinitialiser l'intégrateur numérique 15,
    • - un troisième modulateur numérique 19 de durée relié au bus B4, ce modulateur incluant un compteur programmable du type inverse et un moyen permettant implicitement de multiplier la donnée numérique M (λ) par un facteur fonction de la vitesse de rotation N du moteur, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (N) de fréquence de récurrence Fe permettant de commander le RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle ouverte et lorsque la charge du moteur est maximale,
    • -un multiplexeur 20, ce multiplexeur comportant trois entrées reliées respectivement aux modulateurs de durée 16, 18 et 19, deux entrées de commande A et B et deux sorties W et Z reliées respectivement aux amplificateurs 21 et 22 de commande des électrovannes EV1 et EV2,
    • - un premier amplificateur 21 de commande d'électrovanne, cet amplificateur du type "tout ou rien" comportant une première entrée reliée à la sortie W du multiplexeur 20 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN permettant l'étouffement du moteur lors de l'ouverture de la clé de contact 8,
    • - un second amplificateur 22 de commande d'électrovanne identique au précédent, ce second amplificateur comportant une première entrée reliée à la sortie Z du multiplexeur 20 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN,
    • - un troisième amplificateur 24 de commande d'électrovanne, cet amplificateur; identique au précédent, comportant une première entrée reliée à la sortie du comparateur de niveau 11 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN, la sortie de cet amplificateur étant reliée à l'électrovanne EV3 d'enrichissement,
    • - un quatrième amplificateur 25 de commande d'électrovanne, cet amplificateur, identique au précédent, comportant une première entrée reliée, à travers un comparateur numérique 26, au bus B2 de liaison avec le convertisseur A/N 13 qui fournit la vitesse de rotation N du moteur sous la forme d'un signal numérique,
    • - un circuit logique de contrôle 23 des modes de fonctionnement des circuits inclus dans le contrôleur, les entrées de ce circuit logique sont connectées aux liaisons 7a, 7b, 7c, 7d, 7e et 7h déjà décrites précédemment, ce contrôleur fournit les signaux suivants: les signaux CMD.1 et CMD.2 de commande du multiplexeur 20, le signal ETFF.EN, un signal REINT.EN autorisant la réinitialisation de l'intégrateur numérique 15, un signal RECOP.EN autorisant l'opération de recopie de la mémoire numérique 17 et un signal VBCR permettant d'interrompre les signaux d'horloge et d'interdire le passage d'un courant dans les différentes électrovannes un court instant après l'ouverture de la clé de contact 8,
    • - une alimentation stabilisée 27, du type à diode Zener, reliée en permanence à la source d'alimentation électrique VB du véhicule, cette alimentation fournissant une tension continue stabilisée Vcc.
  • Ce contrôleur peut être construit à partir de circuits numériques, avantageusement réalisés selon la technologie C-MOS (Oxyde-Metal-Semiconducteur-Complementaire), ainsi le contrôleur peut être maintenu en permanence sous tension, à condition toutefois d'interrompre l'horloge pilote du générateur 14 des signaux d'horloges et d'interdire le passage d'un courant dans les amplificateurs de commande des électrovannes, pendant les périodes d'arrêt du moteur; à cet effet, on peut utiliser l'information fournie par le signal de sortie VBC de la clé de contact 8 du véhicule.
  • La figure 7a représente, sous la forme de chronogrammes, les formes d'ondes des signaux d'horloges Ho et Hc fournis par le générateur de signaux d'horloge 14. En fait, le signal d'horloge Hr de fréquence Fc est disponible sous trois formes: un signal d'horloge Hc1 dont la durée est égale à trois pas d'horloge Ho, destiné, notamment, à stabiliser les données internes du contrôleur, un signal d'horloge Hc2 positionné à l'intérieur du signal Hc1 destiné, notamment, à transférer, échantillonner, mémoriser, certaines données internes, un signal d'horloge Hc3, positionné à l'extérieur du signal d'horloge Hc1, destiné, notamment, à la remise à zéro du contenu de certains compteurs. La valeur d6 la fréquence Fe des signaux d'horloge He peut être de l'ordre de la dizaine de Hz, la valeur de la fréquence F. du signal d'horloge Ho étant égale à 2n.Fc, où l'exposant, n, détermine la précision, ou résolution, du contrôleur en boucle fermée. Ce générateur 14 peut fournir différents signaux d'horloge Hi à Hn à des fréquences intermédiaires entre les valeurs extrêmes Fo et Fc.
  • La figure 7b représente, sous la forme de chronogrammes, la forme d'onde du signal de sortie Cλ du comparateur de niveau 11, en regard du signal de sortie M (À) de l'intégrateur numérique 15. La forme d'onde du signal Cλ est idéalisée, en ce sens qu'il constitue un signal d'erreur et qu'alors la période des créneaux est aléatoire; l'état au niveau haut du signal CÀ correspond à un mélange carburé pauvre, donc à un ordre d'enrichissement. Le signal M (λ) oscille autour d'une valeur moyenne indiquée par un trait pointillé, une pente positive correspond à un enrichissement du mélange carburé, inversement une pente négative correspond à un appauvrissement de ce mélange. La valeur numérique du signal M (À) peut être comprise entre les valeurs extrêmes zéro 25 2n-1.
  • La figure 7c représente, sous la forme d'un chronogramme, la forme d'onde des signaux de sortie R (À), R (8) et R (N) des modulateurs numériques de durée 16, 18 et 19. La période de ces signaux est Tc=1/Fc, ces signaux sont au niveau haut pendant un temps Ton correspondant à la période d'ouverture des soupapes des électrovannes et au niveau bas B pendant un temps Toff correspondant au temps de fermeture des soupapes des électrovannes; le rapport cyclique d'ouverture (RCO) des électrovannes est donné par la relation suivante:
    Figure imgb0003
  • La figure 7d représente, sous la forme d'un chronogramme, la valeur du RCO du signal de sortie R (À) du modulateur de durée 15, en regard du signal de sortie Ci du comparateur de niveau 11.
    • Convertisseur 13
  • La figure 8a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du convertisseur A/N 13 représenté sur la figure 6; ce convertisseur A/N permet de convertir l'information de vitesse de rotation du moteur, disponible sous la forme d'une fréquence, en une donnée numérique adaptée au contrôleur. L'information vitesse de rotation du moteur peut être fournie par le signal électrique de la bobine d'allumage ou tout autre moyen équivalent connu, ce convertisseur doit fournir une donnée de sortie numérique entre une vitesse de rotation inférieure Ni et une vitesse de rotation supérieure Ns. A cet effet, il comprend les éléments suivants connectés en série:
    • - un moyen de mesure de la période de rotation du moteur, comprenant, connectés en série: un circuit d'horloge 131, une porte logique 132 du type ET, reliée à l'entrée d'horloge CK d'un compteur numérique du type direct 133,
    • - un registre mémoire 134 de stockage du contenu du compteur numérique précédent,
    • - une mémoire morte (ROM) 135.
  • Le signal d'entrée EN disponible sur la liaison 7e, éventuellement par l'intermédiaire d'un circuit diviseur de fréquence 136, charge cycliquement le contenu du compteur 133 dans le registre mémoire 134 qui comporte une entrée chargement L puis repositionne à la valeur nulle le contenu de ce compteur qui comporte une entrée de remise à zéro CLR. La sortie débordement Co du compteur 133 est reliée à une seconde entrée de la porte 132.
  • La figure 8b représente, à titre d'exemple, la caractéristique de conversion de ce convertisseur 13 A/N, la donnée numérique de sortie est disponible sur quatre bits, par exemple sur le bus B2, en deçà d'une vitesse de rotation inférieure N et au-delà d'une vitesse de rotation supérieure Ns, cette donnée est constante; dans la plage des vitesses de rotation comprises entre les valeurs N et Ns, cette donnée numérique de sortie varie linéairement par paliers.
    • Circuit logique de controle 23
  • La figure 9 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit logique de contrôle, des modes de fonctionnement des circuits du contrôleur, ce circuit de contrôle comprend les éléments suivants:
    • - un circuit 230 de traitement des signaux électriques fournis par les microrupteurs MSW-A et MSW-B, ce circuit élabore: un signal IMP.RALNT en impulsions, indiquant que le moteur quitte la zone A correspondant au régime de ralenti, un signal MS-A correspondant au signal MSW.A échantillonné par le signal d'horloge HC2 et un signal M.S-B correspondant au signal MSW-B échantillonné par le signal d'horloge He2,
    • - un circuit 231 permettant d'élaborer deux signaux électriques représentatifs de la plage de température de l'eau de refroidissement du moteur: un premier signal VE1 correspondant à une plage de température inférieure ou supérieure à la valeur θF déjà définie, et un second signal V12 correspondant à une plage de température inférieure ou supérieure à une valeur θc déjà définie,
    • - un circuit 232 de traitement du signal de sortie VBc de la clé de contact 8, ce circuit est connecté à la liaison 7h qui porte l'information VBC correspondant à la tension VB, de la source d'énergie du véhicule, après passage à travers la clé de contact 8; ce circuit élabore trois signaux électriques: un premier signal REG.EN qui autorise le contrôleur à opérer en boucle fermée, un second signal ETFF.EN qui permet de forcer les électrovannes EV1, EV2 et EV3 à la fermeture, durant quelques secondes après l'ouverture de la clé de contact 8 et un troisième signal VBCR correspondant au signal VBC régulé en niveau, ce signal VBCR permet d'interrompre les différents signaux d'horloge et de maintenir, à l'état bloqué, les amplificateurs 21, 22, 24 et 25 de commande des électrovannes,
    • - un circuit logique de combinaison 233 qui reçoit, sur ses entrées, les signaux suivants: MS-A, MS-B, VE1, VE2, EH, REG.EN; ce circuit logique élabore les signaux de sortie suivants: les signaux CMD.1 et CMD.2 de commande du multiplexeur 20, le signal REINT.EN autorisant la réinitialisation du contenu de l'intégrateur numérique 15 à une valeur correspondant à la grandeur du signal R (8), le signal RECOP.EN autorisant la recopie de la donnée numérique M (À) par la mémoire numérique 17 et un signal auxiliaire FRC.U.EN autorisant le forçage du comptage dans la direction directe de l'intégrateur numérique 15; ce circuit logique comprend des registres mémoires de sortie chargés par le signal d'horloge Hc2.
  • La figure 10 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit 230 de traitement des signaux MSW.A et MSW.B représentatifs de la charge du moteur; ce circuit comprend les éléments suivants:
    • - un circuit permettant d'élaborer un signal RALNT indiquant que le moteur fonctionne dans un régime de ralenti, ce circuit incluant les bascules 234a et 234b du type D, un inverseur 235 relié à l'entrée D de la bascule 234a et une porte logique 236 du type NON-ET, les entrées de cette porte étant reliées aux sorties Q des bascules,
    • - un circuit permettant de détecter le passage du régime de ralenti aux régimes de charge supérieure, ce circuit incluant une bascule 237 du type D et une porte logique 238 du type NON-OU reliée à l'entrée PR de positionnement au niveau haut de la bascule 237; l'entrée D de la bascule 237 est placée au niveau bas et l'entrée CK est reliée à la porte 236, la sortie Q est reliée à une première entrée de la porte 238.
  • Au début de chaque cycle de fonctionnement des électrovannes, le front avant du signal d'horloge Hc2 échantillonne l'état des signaux MSW-A et MSW-B, et les signaux échantillonnés résultants MS-A et MS-B sont disponibles respectivement sur les sorties Q des bascules 234a et 234b, le signal RALNT est au niveau bas pendant le régime de ralenti du moteur, lorsque le moteur quitte ce régime de ralenti, la transition montante de ce signal RALNT échantillonne l'entrée D de la bascule 237, ce qui a pour effet le positionner la sortie Q de cette bascule au niveau bas, le front arrière du signal d'horloge Hc2 par l'intermédiaire de la porte 238 repositionne alors cette sortie Q au niveau haut; il en résulte un signal de sortie IMP.RALNT en impulsion d'une durée d'un demi- pas de l'horloge de base, lorsque le moteur quitte le régime de ralenti.
  • La figure 11 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, le circuit 231 permettant d'élaborer les signaux représentatifs des plages de température de l'eau de refroidissement du moteur; ce circuit comprend essentiellement deux comparateurs de tension: un premier comparateur de tension 231a et un second comparateur de tension 231b; les premières entrées de ces comparateurs reçoivent, par la liaison 7C, le signal EE représentatif de la température de l'eau, la seconde entrée du comparateur 231 a est reliée à une source de tension de référence VR1 et la seconde entrée du comparateur 231 b est reliée à une source de tension de référence VR2 différente de VR1. Le comparateur 231a délivre un signal de sortie VE, au niveau haut, par exemple, lorsque la température de l'eau est supérieure à une valeur θF et le comparateur 231b délivre un signal de sortie VE2 au niveau, par exemple, lorsque la température de l'eau est supérieure à une valeur θc où la valeur de Oc est supérieure à la valeur 8F.
  • La figure 12a représente, sous la forme d'un schéma électrique, une mode de réalisation du circuit de traitement du signal VBC. Ce circuit reçoit, par la liaison 7h, le signal VBc correspondant au signal de mise en route du moteur et conjointement du contrôleur; ce circuit 232 comprend les éléments suivants:
    • - une cellule de régulation de la tension VBC, constituée par la résistance série R1, la diode Zener D1 shuntée par la capacité C1, cette cellule délivre un signal de sortie VBCR,
    • - deux cellules de retard unidirectionnelle: une première cellule directe constituée par la diode D2, la résistance R2 et la capacité C2, et une seconde cellule inverse constituée par la diode D3, la résistance R3 et la capacité C2,
    • - une porte logique 232a du type ET, dont une première entrée est reliée, par l'intermédiaire d'un inverseur 232b, à la tension VBCR et la seconde entrée est reliée à la capacité C2; cette porte délivre un signal de sortie ETFF.EN.
  • La figure 12b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au circuit de la figure 12a. Au temps to correspond l'instant de fermeture de la clé de contact 8 du véhicule, et au temps t, correspond l'instant d'ouverture de cette clé de contact. Le signal de sortie REG.EN apparaît avec un délai T1, sur l'instant to, correspondant à la constante de temps de la cellule R2.C2; la grandeur de ce délai T1 est déterminé, notamment, par le délai de mise en température de la sonde à oxygène 5. Le signal REG.EN, autorise le contrôleur à réguler sur le mode boucle fermée. Le signal ETFF.EN apparaît à l'instant t1 et dure un temps T2 fixé par la constante de temps R3.C3, la durée de ce temps T2 doit être suffisant, de l'ordre de quelques secondes, de manière à éviter tout phénomène d'auto-allumage lors de l'arrêt du moteur. Les durées des signaux VBc et VBCR sont identiques et égales à la durée de fermeture de la clé de contact 8.
    • Modes de fonctionnement du contrôleur
  • Les modes de fonctionnement du contrôleur sont déterminées par les zones de température et les zones de charge du moteur, ces modes résultent des états des signaux de sortie élaborés par le circuit logique de contrôle 23.
  • Mode boucle ouverte:
    • - Phase de démarrage: le signal REG.EN est au niveau bas pendant une vingtaine de secondes,
    • - Moteur froid et très froid: Zone 1 des températures.
  • Dans ces deux cas, les électrovannes sont commandées par le signal R (θ), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.
    • - Moteur opérant à la charge maximale - Zone D des charges; le signal REG.EN est au niveau haut.
  • Dans ce cas, les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (N), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.
    • Mode boucle fermée. - Moteur chaud: Zones 2 et 3 des températures. Ralenti: Zone A de la charge du moteur.
  • Les électrovannes EV1 (gicleurs de ralenti) sont commandées par le signal R (λ) et les électrovannes EV2 (gicleurs principaux) sont commandées par le signal R (θ); la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée M (À) de l'intégrateur numérique 15.
    • - Charge moyenne: Zone B de la charge du moteur.
  • Les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (À), la mémoire numérique 17 recopie la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.
    • - Charge forte: zonc C de la charge du moteur.
  • Les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (N), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (λ) de l'intégrateur numérique 15.
    • Modes auxiliaires
  • Les modes auxiliaires concernent les étectro- vannes EV3 et EV4 correspondant respectivement à l'enrichisseur et à l'ouvreur de carburateur.
  • Lorsque le mélange carburé est pauvre, le signal de sortie CÀ du comparateur 11 est au niveau haut et à travers l'amplificateur de commande 24 autorise l'ouverture de l'électrovanne EV3.
  • D'un autre côté, lorsque la vitesse de rotation N du moteur dépasse une valeur déterminée, située entre les limites N et Ns déjà définies, l'électrovanne EV4 actionne l'ouvreur du papillon 43a situé dans la première chambre du carburateur.
    • Multiplexeur 20
  • La figure 13a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du multiplexeur 20 et des circuits logiques associés aux amplificateurs de commande des électrovannes 21, 22, 24 et 25. Le multiplexeur 20 est double du type (4 entrées→1 sortie), il comporte: deux entrées de commande A et B qui reçoivent respectivement les signaux de commande CMD.1 et CMD.2 élaborés par le circuit logique 23, deux sorties Z et W auxquelles correspondent respectivement les groupes d'entrée Xo à X3 et Yo à Y3, et enfin une entrée decommande auxiliaire ST, laquelle, au niveau haut, permet de forcer au niveau bas les sorties Z et W.
  • Les entrées des amplificateurs 21, 22 et 24 des électrovannes EV1, EV2 et EV3 sont reliées respectivement aux sorties des portes logiques 201, 202 et 203 du type "NON-OU", de manière à assurer la fonction étouffement lors de l'ouverture de la clé de contact 8. La première entrée de la porte 201 est reliée à la sortie W du multiplexeur 20, la première entrée de la porte 202 est reliée à la sortie Z du multiplexeur 20, la première entrée de la porte 203 est reliée à la sortie d'une porte 204 du type "NON-OU"; les secondes entrées des portes 201 à 203 sont reliées à la sortie d'une porte 205 du type "NON-OU". La première entrée de la porte 204 reçoit le signal de sortie Cλ du comparateur de niveau 11, et la première entrée de la porte 205 reçoit le signal VBCR, les secondes entrées des portes 204 et 205 reçoivent le signal ETFF.EN. L'entrée de l'amplificateur 25 de commande de l'électrovanne EV4 est reliée à la sortie d'une porte 206 du type ET, la première entrée de cette porte reçoit le signal de commande OUVR.EN et la seconde entrée le signal VBCR.
  • Les liaisons entre les entrées X, Y et les sorties Z et W du multiplexeur 20 sont données dans le tableau représenté sur la figure 13b. On rappelle que, lorsque l'entrée des amplificateurs 21, 22, 23 et 24 est au niveau bas, le courant traversant les électrovannes est nul, correspondant à l'ouverture de ces électrovannes; pendant la fermeture de la clé de contact 8, le signal ETFF.EN est au niveau bas et le signal VBCR est au niveau hat, il en résulte que la sortie de la porte 205 est au niveau bas, et que les sorties des portes 201, 202 et 203 sont au niveau complémentaire du niveau des signaux présents sur les premières entrées de ces portes. Lorsque la clé de contact 8 est en position ouverte, le signal ETFF.EN est au niveau haut pendant quelques secondes; il en résulte que les sorties Z et W du multiplexeur 20 sont au niveau bas, conjointement, le signal VSCR est au niveau bas, d'où il résulte que les sorties des portes 201 à 203 et 206 sont au niveau haut assurant ainsi la fermeture des électrovannes EV1, EV2 et EV3 et l'ouverture de l'électrovanne EV4. Lorsque le signal ETFF.EN retourne au niveau bas, la sortie de la porte 205 est au niveau haut et la sortie des portes 201 à 203 est au niveau bas, d'où il résulte que la consommation électrique de tous les amplificateurs de commande des électrovannes est nulle.
  • La figure 14 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation d'un amplificateur de commande pour électrovanne; cet amplificateur comprend, connectés en série: un transistor de commande T1 et un transistor de commutation T2. L'électrovanne EV est reliée à la sortie collecteur du transistorT2 par une liaison 9; lors d'une manipulation de cette liaison 9, celle-ci peut être accidentellement court-circuitée à la masse, ce qui pourrait entraîner la destruction de l'amplificateur. Pour pallier cet effet, l'amplificateur comporte un moyen de protection contre les court-circuits de la liaison 9; ce moyen comprend: une porte logique P du type ET, dont les deux entrées sont shuntées par une capacité Co, la première entrée de cette porte reçoit le signal de commande de l'amplificateur et la seconde entrée est reliée, à travers une résistance Ro, au collecteur du transistor de commutation; les éléments Ro et Co constituent un réseau passe-haut pour le signal d'entrée E;.
  • Lorsque le signal d'entrée EK, est au niveau haut, il circule un courant Is dans l'électrovanne EV et le collecteur du transistor de commutation est au niveau haut. Lors d'un court-circuit accidentel de la liaison 9, la tension du collecteur et, consécutivement, la seconde entrée de la porte ET ssont au niveau bas, et ainsi le courant Is est interrompu. Les résistances R1 et R2 déterminent le courant de saturation des transistors T1 et T2.
    • Integrateur numérique 15
  • La figure 15 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de l'intégrateur numérique, cet intégrateur numérique 15 comprend essentiellement un compteur programmable 151 du type direct/ inverse (UP/DOWN selon les conventions anglo- saxonnes) ce compteur comportant: une entrée d'horloge CK reliée à une porte logique 152 du type ET, une entrée de direction de comptage U/D reliée à la sortie Q d'une bascule 153 du type D, des entrées de données Ao à An-1, une entrée de chargement L des données d'entrée et des sorties reliée à une porte logique 154 du type NON-ET et des sorties d'état des n bascules constituant de compteur 151, ces sorties d'état sont rassemblées sur le bus B3 qui fournit la donnée numérique M (À), ce compteur comporte, en outre, une sortie de débordement CO, reliée à une première entrée de la porte 152 dans le but de bloquer le contenu du compteur à la valeur 2"-1 dans la direction de comptage inverse. Le moyen pour varier le gain de boucle intégral en fonction de la vitesse de rotation du moteur comprend un multiplicateur de fréquence discrète 156, du type BRM, par exemple; les entrées de données Mo à Mi-1 sont connectées au bus B2 qui fournit une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation du moteur, l'entrée d'horloge CK reçoit un signal d'horloge Ho fourni par le générateur de signaux d'horloge 14, ce multiplicateur délivre, sur sa sortie de signal S, un signal d'horloge Hi de fréquence F1 fonction de la vitesse de rotation du moteur, ce signal d'horloge H, est appliqué à une seconde entrée de la porte 152, d'autre part, une troisième entrée complémentaire de cette porte reçoit le signal d'horloge Hc1 permettant, au départ d'un cycle d'électrovanne, de stabiliser pendant un court instant les données de sortie du compteur 151, dans le but der permettre le transfert de ces données de sortie dans le modulateur numérique de durée 16. La bascule 153 comporte une entrée de donnée D qui reçoit le signal de sortie CÀ du comparateur de niveau 11, une entrée d'horloge CK commandée par le signal d'horloge Hi, deux entrées de commande prioritaire, une entrée PR de positionnement au niveau haut qui reçoit un signal FCR.U permettant de forcer l'incrémentation du compteur et une entrée CLR qui reçoit un signal FCR.D permettant de forcer la décrémentation du compteur; l'entrée PR de la bascule 153 est reliée à une porte logique 155 du type NON-OU, qui reçoit, sur une première entrée, un signal FCR.U.EN d'autorisation de forçage dans la direction de comptage directe et, sur une seconde entrée, un signal INCR d'ordre d'incrémentation. La porte 154 comporte une première entrée qui reçoit un signal REINT.EN d'autorisation de la réinitialisation du compteur et une seconde entrée qui reçoit un signal IMP.RALNT d'ordre de réinitialisation lorsque le moteur sort du régime de ralenti correspondant à la zone I sur la figure 5b.
  • L'intégrateur numérique 15 comporte un moyen de réinitialisation du contenu du compteur 151 à la valeur du RCO du signal R (6) de commande des électrovannes, ce moyen de réinitialisation incluant le compteur 157 du type direct et la porte logique 158 du type ET. Le nombre j de bascules du compteur 158 peut être inférieur au nombre n de bascules du compteur 151, dans ce cas, les entrées de données de poids faible Ao à 1i-1, sont polarisées au niveau bas et les entrées A à An-1, sont connectées en correspondance aux sorties d'état Po-Pj-1 du compteur 158 qui comporte une entrée d'horloge CK reliée à la porte logique 158 et une entrée CLR de remise à zéro qui reçoit le signal d'horloge Hca; la porte logique 158 comporte une première entrée qui reçoit le signal de sortie R (8) du modulateur numérique de durée 18, une seconde entrée complémentée qui reçoit le signal d'horloge Hc1, et une troisième entrée qui reçoit un signal d'horloge H2 de fréquence Fo/2n-j.
  • Le fonctionnement de cet intégrateur numérique 15 sera décrit ci-après. Lorsque le signal Cλ est au niveau haut correspondant à un mélange carburé pauvre, la sortie Q de la bascule 153 est au niveau haut et la direction de comptage du compteur 151 est directe, correspondant à un accroissement du contenu de ce compteur, corrélativement lorsque le signal CÀ est au niveau bas, y correspond une décrémentation du contenu du compteur. La liaison entre le sortie CO du compteur 151 et la première entrée de la porte 152 permet, en cas d'avarie de la sonde À, par exemple, l'arrêt du compteur 151 à sa valeur maximale 2n-1 correspondant à un mélange carburé riche, Le contenu du compteur 157 est remis à la valeur nulle par le signal d'horloge Hc3, puis est incrémenté durant la période de temps pendant laquelle le signal R (0) est au niveau haut, le contenu de ce compteur 157 est transféré dans le compteur 151 sous l'action du signal REINT.EN au niveau bas sur le mode régulation en boucle ouvertue ou par le signal IMP.RALNT au niveau bas, lorsque le moteur quitte le régime de ralenti.
    • Modulateurs numériques de duree 16, 18 et 19
  • Avant d'aborder la description détaillée des différents modulateurs numériques de durée dont la fonction est de varier la valeur du RCO des électrovannes EV1 et EV2, on se reportera à la figure 16a qui représente la structure de bas d'un circuit permettant de moduler la durée, ou largeur, d'une impulsions en fonction d'une variable numérique d'entrée M disponible sur m bits, un tel circuit comprend essentiellement, connectés en série:
    • - un circuit d'horloge Hx qui fournit un signal d'horloge à une fréquence Fx, fixe ou variable,
    • - une porte logique P du type ET,
    • - un compteur C du type programmable inverse, ce compteur comprenant m étages de comptage et comportant: une entrée d'horloge CK, une entrée de chargement qui reçoit un signal de synchronisation S, m entrées de données recevant la donnée numérique M, une sortie d'identification CO du contenu nul de ce compteur, sur cette sortie CO est prélevé le signal de sortie Eo.
  • La figure 16b représente un chronogramme des principaux signaux associés au circuit de la figure 16a qui fonctionne comme suit: aux instants tx, le contenu du compteur C est chargé à la valeur M, ce contenu est alors décrémenté à la cadence du signal d'horloge Fx, jusqu'à la valeur nulle, le compteur est alors maintenu à cette valeur nulle par le couplage de la sortie CO à l'une des entrées de la porte P; la durée d'impulsion du signal de sortie Eo est donnée par la relation suivante:
    Figure imgb0004
    • Modulateur de duree 16
  • Le modulateur de durée 16 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle fermée, de varier la valeur du RCO des électrovannes, ce modulateur 16 est représenté, sous la forme d'un schéma synoptique, sur la figure 17a. Il se compose essentiellement de deux modulateurs numériques de durée chaînés:
    • - un premier modulateur du durée comprenant: un compteur 161 de n bits du type programmable inverse, qui reçoit sur ses n entrées des données Ao ou An-i, le signal numérique M (À) fourni par l'intégrateur 15 sur le bus B3 et une porte logique 162 du type ET,
    • - un second modulateur de durée comprenant: un compteur programmable 163, de m bits du type inverse dont les m (m inférieur à n) entrées des données Ao à Am-1 sont connectées à une source de signal numérique fixe C et une porte logique 164 du type ET.
  • Le signal d'horloge du premier modulateur numérique de durée est le signal d'horloge Ho de fréquence Fo, tandis que le signal d'horloge du second modulateur est un signal d'horloge H, de fréquence Fi=Fo/2n-m qui peut être fourni par le générateur 14 des signaux d'horloge; on remarquera en effet, que la constante C qui correspond à un facteur de gain proportionnel ne nécessite pas d'être définie avec une précision de n bits.
  • Les signaux de sortie R, (À) et R2 (À) correspondant respectivement aux premier et second modulateurs numériques sont appliqués aux deux entrées d'un commutateur électronique 165 dont l'entrée de commande C reçoit le signal de sortie CÀ du comparateur de niveau 11.
  • La figure 17b représente un chronogramme des principaux signaux associés au modulateur numérique de durée de la figure 17a. Le signal Cλ est représenté sous une forme idéalisée, en effet, la période de ce signal n'est pas aussi régulière puisque celui-ci est fourni par la sonde À qui est effectivement un détecteur d'erreur. Le signal numérique M (À) fourni par l'intégrateur numérique oscille légèrement autour d'une valeur moyenne du fait de la caractéristique non linéaire de la boucle de régulation. La valeur du RCO du signal de sortie R (À) dépend du signe du signal Cλ
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
    • Modulateur de duree 18
  • Le modulateur numérique de durée 18 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle ouverte, de varier le RCO des électrovannes en fonction de la température du moteur, ce modulateur est représenté, sous la forme d'un schéma synoptique, sur la figure 18. Il comprend un unique modulateur numérique de durée et un moyen électronique permettant de varier la fréquence du signal d'horloge de décrémentation du contenu de ce compteur. Dès maintenant, une première ramarque s'impose; la résolution ou précision de ce modulateur ne nécessite pas d'être aussi élevée que celle du modulateur précédent, du fait qu'il est utilisé uniquement pendant le fonctionnement en boucle ouverte du contrôleur.
  • Le modulateur numérique de durée 18 comprend:
    • - un compteur 181 de m' bits, du type programmable inverse dont les m' entrées de données Ao à Am'-1, sont connectées en correspondance aux m' bits de poids fort de la donnée numérique Ṁ (À) fourni sur le bus B4 par la mémoire numérique 17,
    • - une porte logique 182 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 181,
    • - un multiplicateur de fréquence discrète 183, par exemple, de type BRM, comportant une entrée qui reçoit un signal d'horloge à une fréquence F2=Fo/2n-m,
    • - un circuit de programme de température 184, par exemple, une mémoire morte (ROM) adressée par les données du bus B1.
  • La fréquence Fx du signal de sortie du multiplicateur 183 est donnée par la relation suivante:
    Figure imgb0007
    avec
    Figure imgb0008
    où Nx est la valeur numérique de la programmation des entrées de données du multiplicateur. A titre illustratif, si p le nombre de bits du multiplicateur est égal à huit, les entrées de données Ao, A1, A6 et A7 positionnées au niveau haut, et les entrées des données A2 à A5 reliées à la sortie de la mémoire de programme de température 184, le coefficient K peut être varié entre l'unité et une valeur égale à 1,3.
  • On voit donc, maintenant, que la valeur du RCO des électrovannes en boucle ouverte est égale à la valeur du RCO en boucle fermée, multipliée par un facteur supérieur à l'unité et fonction de la température du moteur, par voie de conséquence, en boucle ouverte, le contrôleur agira pour produire un enrichissement du mélange A/C admis dans les cylindres du moteur.
    • Modulateur numérique de durée 19
  • Le modulateur numérique de durée 19 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle ouverte, de varier le RCO des électrovannes en fonction de la vitesse de rotation du moteur; ce modulateur 19 est représenté, sous la forme d'un bloc diagramme, sur la figure 19, sa structure est identique à celle du modulateur 18. Il comprend les éléments suivants:
    • - un compteur 191 de m' bits du type programmable inverse dont les m" entrées des données Ao à Am"-1 sont connectées aux m" bits de poids fort de la donnée numérique M/(λ) fournie sur le bus B4 par la mémoire numérique 17,
    • - une porte logique 192 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 191,
    • - un mutiplicateur de fréquence discrète 193, par exemple du type BRM, comportant une entrée qui reçoit un signal d'horloge à une fréquence F3=Fo/2m-m",
    • - un circuit de programmation de vitesse 194, par exemple une mémoire ROM adressée par les données du bus B2.
  • Toutes les considérations précédentes relatives au modulateur 18, demeurent valables, et notamment, le choix de la valeur du paramètre m' qui impose la performance de résolution du modulateur et la programmation des entrées du BRM.
    • Mémoire numérique 17
  • La figure 20a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de la mémoire numérique 17, cette mémoire comprenant les éléments suivants:
    • - un compteur 171 programmable, du type direct/inverse, comportant une entrée d'horloge CK, une entrée du sens de comptage U/D, une entrée de chargement L, des entrées de données Do à Dn-1 et des sorties des états des étages de comptage Co à Cn-1 qui fournissent, su un bus 84 un signal numérique M(λ) qui correspond à la valeur filtrée du signal de sortie M (λ) de l'intégrateur numérique 15,
    • - un comparateur numérique 172 comportant: des premières entrées Ao à An-1 reliées en correspondance aux sorties Mo à Mn-1 du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15, des secondes entrées Bo à Bn-1 reliées en correspondance aux sorties Co à Cn-1 du compteur 171 précédent et une sortie de comparaison indiquant si la grandeur du signal M (À) est supérieure à la grandeur du signal M/(À),
    • - des moyens d'incrémentation/décrémentation du compteur 151, incluant: une bascule 173 du type D dans laquelle: l'entrée D est reliée à la sortie de comparaison du comparateur 172, la sortie Q est reliée à l'entrée U/D sens de comptage du compteur 171 et une porte 174 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 171.
  • La vitesse de recopie de cette mémoire numérique 15 est déterminée par la fréquence FR d'un signal d'horloge HR de recopie, la recopie du signal M (À) par cette mémoire numérique 15 est autorisée par un signal RECOP.EN au niveau haut; ce signal étant fourni par le circuit logique 23 est appliqué à une première entrée de la porte 174. La fréquence FR du signal HR d'horloge de recopie peut être égale à la fréquence de cycle Fe des électrovannes ou à un multiple de cette fréquence selon la vitesse de recopie désirée, ce signal HR est appliqué à une seconde entrée de la porte 174 et à travers un inverseur 175 à l'entrée d'horloge CK de la bascule 173.
  • Lors de la première mise en service du contrôleur 6, il est nécessaire d'initialiser le contenu du compteur 171; à cet effet, une source de tension numérique de valeur Mo est connectée aux entrées de données Di à Dn-1 de poids fort et les entrées de données Do à Di-1 de poids faible sont connectées à un niveau bas, cette source de tension numérique peut être constituée par un potentiomètre numérique alimenté par la source de tension Vcc. Le chargement de cette grandeur numérique Mo dans le compteur 171 s'effectue sous l'action d'un signal INIT.EN d'autorisation de l'initialisation appliquée à l'entrée de chargement L de ce compteur.
  • La figure 20b représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation d'un circuit permettant d'élaborer le signal INIT.EN autorisant l'initialisation du compteur 171, ce circuit est essentiellement constitué par un transistor T1, du type NPN, alimenté à partir de la tension continue Vcc stabilisée, fournie par le circuit d'alimentation 27, la base de ce transistor T1 est reliée à la tension Vcc à travers un circuit retardateur incluant les résistances R3, R4 et la capacité C2. Lors de la mise sous tension de ce transistor, la tension au point de jonction de la résistance R2 et du collecteur est au niveau haut durant une fraction de seconde, du fait du réseau retardateur en série avec la base du transistor, ce qui a pour effet d'autoriser le changement de la grandeur Mo dans le compteur 171.
  • La mémoire numérique 17 est continuellement alimentée par la tension Vcc d'alimentation; après une première mise en marche du moteur, le contenu de cette mémoire sera la grandeur M (λ), toutefois, en cas d'interruption accidentelle de la tension d'alimentation Vcc, la mémoire numérique pourra être initialisée à nouveau à la valeur Mo.
  • La mémoire numérique telle qu'elle vient d'être décrite, a une capacité de stockage de n bits, cette capacité étant égale à celle de l'intégrateur numérique 15, cette condition n'est absolument pas nécessaire la capacité de stockage de cette mémoire numérique est essentiellement déterminée par la nombre de bits m' ou m" des modulateurs numériques de durée 18 et 19. Dans le but de disposer de la dynamique maximale de fonctionnement du contrôleur, le réglage initial du carburateur doit être tel que la valeur de la source numérique Mo soit égale à 2n-1, dans ce cas, les entrées de données Do à Dn-2 sont polarisées au niveau bas et l'entrée de données Dn-1 est polarisée au niveau haut.
  • Circuits annexes
    • - un circuit de butée supérieure du signal R (À),
    • ― un circuit de butée inférieur du signal R (λ),
    • - un circuit permettant de disymétriser le gain de l'intégrateur numérique selon le signe du signal CÀ,
    • - un circuit permettant d'introduire un retard à l'appauvrissement.
    Circuit de butee superieure
  • La figure 21 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit de butée supérieure du signal R (À) de régulation en boucle fermée des électrovannes EV1 et EV2, ce circuit est essentiellement constitué par une bascule 28 du type D dans laquelle: le signal de sortie R ( ) du modulateur de durée 16 est appliqué à l'entrée D, le signal de sortie R (N) du modulateur de durée 19 est appliqué à l'entrée d'horloge CK et le signal de sortie ERC.D est prélevé sur la sortie Q.
  • Le signal R (À) est échantillonné par le signal R (N). Lorsque la durée du signal R (À) est supérieure à la durée du signal R (N), le signal de sortie FRC.D est au niveau haut; ce signal est relié à l'entrée CLR de la bascule 153; il en résulte que le contenu du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15 est décrémenté.
    • Circuit de butée inférieure
  • La figure 22 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 29 de butée inférieure du signal R (À) de régulation en boucle fermée des électrovannes EV1 et EV2.
  • Pour certaines plages de température du moteur, notamment celle correspondant à la zone B définie au début de la description, le RCO du signal R (À) de régulation ne doit pas être inférieur à une grandeur [M (λ)-ΔM]/2n-1, ΔM étant une grandeur fixe prédéterminée; pour ce faire, un additionneur 291 est prévu entre les sorties de poids dort de l'intégrateur numérique 15 et les entrées de poids fort du comparateur 172 de la mémoire numérique 17. neur 291 comporte des premières entrées Ao-Ap-1 reliées en correspondance aux bits de poids fort du bus B3 et des secondes entrées Bo-Bo-1 reliées à la sortie d'un multiplexeur 292 commandé par le signal d'horloge Hc1, les premières entrées Co-Cp-1 de ce multiplexeur sont connectées au niveau bas tandis que les secondes entrées Do-Dp-1 sont connectées à la grandeur numérique ΔM. Pendant un court instant, correspondant à la durée du signal d'horloge Hc1, la grandeur numérique ΔM est transférée aux entrées Bo-Bp-1 de l'additionneur 291 et sommée à la grandeur M (À). La sortie de comparaison du comparateur numérique 172 est échantillonnée par une bascule 293 du type D qui reçoit sur son entrée d'horloge CK le signal d'horloge Hc2. Le signal de sortie INCR prélevé sur la sortie Q de la bascule 293 indique le signe de l'écart. Lorsque la valeur du RCO du signal R (À) ou son correspondant M (λ) est inférieure à la valeur [M (λ)-ΔM] et que la température du moteur correspond à la zone B, le compteur 151 est forcé dans le sens direct.
    • Circuits de décalage
  • La caractéristique (Figure 3a) signal de sortie- rapport A/C d'une sonde À est abrupte et sensiblement centrée sur le rapport stoechiométrique (λ=1). Le rapport stoechiométrique ne correspond pas toujours au point optimal de fonctionnement en boucle fermée du contrôleur, par exemple, il est quelquefois souhaitable de décaler le point de régulation vers les mélanges carburés pauvres dans le but de réduire la consommation spécifique en carburant ou les quantités de CO et HC émises. Ce décalage peut être obtenu selon deux procédés connus: un premier procédé consistant à rendre asymétrique le gain de boucle intégrale et un second procédé consistant à retarder l'ordre à l'appauvrissement.
    • Circuit d'asymetrie
  • La figure 23 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 30 permettant d'effectuer un contrôle asymétrique du gain de boucle. Ce circuit 30 peut être inséré dans le bus B2, entre le convertisseur A/N 13 et l'intégrateur numérique 15. On rappelle que le gain du contrôle intégral est proportionnel à la fréquence du signal d'horloge d'incrémentation du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15 et, d'une manière pratique, en modifiant la grandeur de la donnée numérique de programmation du multiplicateur BRM.
  • Le circuit 30 comprend les éléments suivants:
    • - un multiplexeur double 301 dont l'entrée de commande S est reliée à la sortie du comparateur de niveau 11 qui fournit le signal Cλ, ce multiplexeur comportant deux groupes d'entrées: un premier groupe Xo-Xi-1 et X'o-X'i-1 programmées respectivement par les valeurs numériques A et A' et un second groupe d'entrées Yo-Yi-1 et Y'o-Y'i-1 programmées respectivement par les valeurs numériques B et B', la grandeur des facteurs A-A' et B-B" étant prédéterminées; ce multiplexeur comportant deux sorties Wo-Wi-1 et Zo-Zi-1,
    • - une mémoire morte (ROM) 302 comportant un nombre j d'entrées d'adressage à la lecture Ao-Aj-1; les entrées Ao-Ai-1 étant reliées en correspondance aux sorties Wo-Wi-1 du multiplexeur 301, et les entrées Ai-Aj-1 étant connectées en correspondance au bus B2 qui transmet une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation du moteur, comme indiqué précédemment,
    • - un additionneur numérique 303, cet additionneur comportant des premières entrées Ao-Aj-1 reliées en correspondance aux sorties Zo-Zi-1 du multiplexeur 301 et des secondes entrées Bo-Bi-1 reliées en correspondance aux sorties Qo-Qi-1 de la mémoire ROM précédente les sorties So-Si-1 de cet additionneur sont reliées en correspondance aux entrées Mo-Mi-1 du multiplicateur BRM 156 de l'intégrateur numérique 15.
  • Le fonctionnement de ce circuit d'asymétrie est le suivant: la mémoire ROM 302 effectue, par programmation alternativement, sous le contrôle du signal CÀ, le produit de la vitesse de rotation N du moteur par les constantes A et A'; l'additionneur 303 fixe l'origine des produits An et A'N.
  • Le circuit d'asymétrie qui vient d'être décrit permet, par le choix de la valeur de A-A' et B-B', de modifier à la demande le gain de boucle intégral, cependant, dans la pratique, une valeur unique de ces paramètres peut être déterminée, alors ce circuit d'asymétrie peut être simplifié et ne comporter que la mémoire ROM 302 adressée, d'une part, par le bus B2 et, d'autre part, par le signal CÀ.
    • Circuit de retard a l'appauvrissement 31
  • La figure 24 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 31 permettant d'introduire un retard à l'appauvrissement. Le retard à l'appauvrissement varie linéairement dans la plage des vitesses de rotation du moteur situé entre les valeurs Ni et Ns déjà définies, de part et d'autre de cette plage des vitesses, le retard à l'appauvrissement demeure constant; pour ce faire, le circuit 31 comprend les éléments suivants:
    • - une mémoire morte (ROM) 311, cette mémoire ROM comportant des entrées d'adressage à la lecture; les entrées Ao-Ai-1 étant reliées à une source numérique de grandeur fixe et les entrées Ai-Af-, étant connectées en correspondance avec le bus B2 qui porte l'information numérique de vitesse de rotation N du moteur,
    • - un soustracteur numérique 312, ce soustracteur comportant des premières entrées Ao-Ak-1 reliées à une source numérique de grandeur D fixe et des secondes entrées Bo-Bk-1 connectées en correspondance aux sorties Qo-Qk-1 de la mémoire ROM précédente,
    • - un compteur 313 programmable du type inverse, ce compteur comportant des entrées de programmation Po-Pk-1 connectées en correspondance aux sorties So-Sk-1 du soustracteur précédent, une sortie CO indiquant que le contenu de ce compteur a une valeur nulle, une entrée L de chargement reliée à la sortie du comparateur de niveau 11, une entrée CLR de remise à zéro, la sortie CO et la sortie du comparateur de niveau 11 sont reliées respectivement à une première et une seconde entrées d'une porte logique 314 du type NON-OU, la sortie de cette porte étant reliée à l'entrée CLR de ce compteur 313, de plus, ce compteur comporte une entrée d'horloge CK,
    • - un diviseur de fréquence 315, du type programmable, ce diviseur comportant: une entrée d'horloge CK qui reçoit un signal d'horloge H et une sortie CO reliée à l'entrée d'horloge du compteur 313, des entrées de programmation Po-Pk-1 reliées à une source numérique de grandeur P fixe, une entrée L de chargement reliée à une porte logique 316 de type NON-ET, une première entrée de cette porte étant reliée à la sortie CO et une seconde entrée étant reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 317 à la sortie du comparateur de niveau 11.
  • Le signal de sortie CÀ* est prélevé sur la sortie de la porte 314. Le fonctionnement de ce circuit 31 est le suivant: la mémoire ROM 311, ou mémoire de programme, fournit la pente du retard à l'appauvrissement en fonction de la vitesse de rotation N du moteur, le soustracteur 313 permet d'introduire un retard initial à l'appauvrissement, le compteur 315 permet de régler le pas du retard introduit par le compteur 313.
  • On voit, maintenant, plus clairement, les avantages que présente un contrôleur électronique de carburation, selon l'invention, les valeurs de réglage du débit des fluides obtenues lors du fonctionnement en boucle fermée peuvent être conservées et utilisées lors du fonctionnement en boucle ouverte. Les valeurs de réglage du débit des fluides en boucle ouverte sont déduites des valeurs en boucle fermée par un facteur multiplicatif fonction de la valeur d'un paramètre de fonctionnement du moteur. Durant les périodes d'arrêt du véhicule, la consommation électrique du contrôleur est extrêmement faible, toutefois l'alimentation électrique du contrôleur peut être interrompue à l'arrêt, le contrôleur comportant des moyens internes de réinitialisation.
  • L'invention trouve son application dans les moteurs à combustion interne équipés d'un carburateur ou d'un système d'injection du carburant.

Claims (9)

1. Contrôleur électronique numérique (6) permettant de réguler le rapport air/carburant (A/C) du mélange fourni à un moteur à combustion interne (1), ce moteur ayant un dispositif d'alimentation en carburant (4), le débit duquel peut être réglé par au moins un électrovanne (E.V) opérant selon un cycle "tout ou rien", des capteurs (7a à 7e) de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et une sonde à oxygène (5) qui est placée sur le trajet des gaz brûlés, contrôleur (6), caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (14) de signaux d'horloge qui fournit des signaux de séquencement (Hi) et un signal (HC) synchrone à la fréquence (Fc) du cycle de l'électrovanne (E.V); un circuit de boucle fermée du type proportionnel intégral à gain variable, lequel circuit de boucle est connecté entre la sonde à oxygène (5) et l'électrovanne (E.V) et comporte, connectés en série: un comparateur de niveau (11) à deux états de sortie qui fournit un signal d'erreur de boucle (Cλ,), un intégrateur numérique (15) ayant une entrée de réinitialisation et une entrée de commande de gain qui reçoit un signal de mesure (B2) représentatif de la vitesse de rotation (N) du moteur, un premier modulateur numérique (16) du rapport cyclique d'ouverture (R.C.O.) de l'électrovanne ayant une entrée de commande connectée au signal d'erreur de boucle (CÀ) et un multiplexeur (20) permettant d'ouvrir le circuit de boucle fermée et d'entrer un signal de réglage en boucle ouverte, ce multiplexeur (20) ayant au moins une entrée de commande (C.M.D.) qui est connectée à un circuit logique de contrôle (23) sensible aux signaux de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et sélectionnant le mode de fonctionnement en boucle fermée ou en boucle ouverte; et en ce qu'un circuit de régulation en boucle ouverte est connecté entre l'intégrateur numérique (15) et une autre entrée du multiplexeur (20) et comporte une mémoire numérique (17) ayant des moyens de filtrage et de recopie du contenu de l'intégrateur numérique (15), cette mémoire numérique (17) étant con-, nectée à un second modulateur numérique (18) ayant une entrée de commande connectée à un signal de mesure (B1) tel qu'un signal de mesure de la température du moteur et la sortie de ce modulateur numérique (18) étant également connectée à l'entrée de réinitialisation de l'intégrateur numérique (15).
2. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégrateur numérique (15) comprend un compteur programmable (151) du type direct/inverse, dans lequel l'entrée d'incrémentation est reliée à la sortie d'un multiplicateur le fréquence discrète (156), ce multiplicateur ayant une entrée d'horloge (Ck) connecté au générateur de signaux d'horloge (14) et des entrées de données qui reçoivent un signal numérique (B2) représentatif de la vitesse de rotation (N) du moteur.
3. Contrôleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compteur programmable (151) inclus dans l'intégrateur numérique (15) est connecté en boucle par l'intermédiaire d'une porte logique (152) disposée entre la sortie du multiplicateur de fréquence discrète (156) et l'entrée d'incrémentation (Ck) de ce compteur.
4. Contrôleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée de direction de comptage (U/D) du compteur programmable (151) est connectée à un circuit de sélection (153) des directions de comptage, ce circuit de sélection comportant des moyens de forçage des directions de comptage.
5. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur numérique (16) comprend deux compteurs programmables chainés par l'intermédiaire d'une porte logique (164); un premier compteur bouclé (161) ayant des entrées de données connectées respectivement aux sorties de l'intégrateur numérique (15) et un second compteur bouclé (163) ayant des entrées de données connectées respectivement à une source de tension numérique (C), les sorties de ces deux compteurs étant connectées aux entrées d'un multiplexeur dont l'entrée de commande est connectés à la sortie du comparateur de niveau (11) a deux états.
6. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second modulateur numérique de durée (18) comprend un compteur bouclé programmable (181), dans lequel l'entrée d'incré- mentation (Ck) est connectée à un multiplicateur de fréquence discrète programmable (183) dans lequel les entrées de données sont connectées respectivement à une source .de tension numérique représentative des conditions de fonctionnement du moteur.
7. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur de durée (28) qui est connectée entre les premier (16) et second (18) modulateurs de durée pour fournir un signal de forçage dans la direction inverse à l'intégrateur numérique (15).
8. Contrôleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon une technologie C-MOS (complémentaire Métal-Oxyde-Semiconducteur) et en ce que le générateur d'horloge est interrompu pendant les périodes d'arrêt du moteur.
9. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur électronique numérique de régulation du rapport air/carburant selon l'une des revendications 1 à 8.
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