FR2475131A1 - Systeme d'injection de carburant a commande electronique pour moteur a combustion interne a allumage par etincelle - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME D'INJECTION DE CARBURANT A COMMANDE ELECTRONIQUE DESTINE A UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE PAR ETINCELLE. CE SYSTEME COMPORTE UN DISPOSITIF 10 DE DOSAGE DE CARBURANT DESTINE A REGLER UNE QUANTITE DE CARBURANT A DECHARGER CONFORMEMENT A UNE COURSE D'ENFONCEMENT DE LA PEDALE D'ACCELERATEUR 15 D'UN VEHICULE, AU MOINS UN INJECTEUR 30 DE CARBURANT, UN DISPOSITIF 48A DESTINE A DETECTER LE DEBIT D'ECOULEMENT D'AIR D'ADMISSION, UN CAPTEUR QUI DETECTE LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR 60, AU MOINS UN CAPTEUR 58 DESTINE A DETECTER LA TEMPERATURE DU MOTEUR, ET UN CALCULATEUR 50 QUI, D'APRES LES SIGNAUX DE SORTIE DES DIFFERENTS CAPTEURS ET DISPOSITIFS DE DETECTION, TRANSMET A UN SERVOMECANISME 44 DE COMMANDE D'UN PAPILLON 43 DES GAZ UNE INFORMATION PERMETTANT DE PLACER CE PAPILLON 43 DANS UNE POSITION CORRESPONDANT A L'INTRODUCTION D'UNE QUANTITE D'AIR OPTIMALE DANS LE MOTEUR 60. DOMAINE D'APPLICATION: MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.

Description

L'invention concerne un système d'injection de carburant à commande

électronique destiné à un moteur à combustion interne à allumage par étincelle, et elle a trait plus particulièrement à une technique de commande électronique du système d'injection de carburant, permettant de commander le débit d'écoulement d'air en fonction du débit

d'écoulement de carburant.

Depuis l'avènement du moteur à combustion interne jusqu'à des temps récents, un carburateur a généralement été utilisé pour alimenter en air et en carburant la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à allumage par étincelle. Bien qu'il soit reconnu que le carburateur constitue un dispositif de grande qualité pour régler un mélange d'air et de combustible en ce qui concerne le coût, il est trop complexe pour exécuter avec précision certains des réglages compliqués demandés pour l'alimentation en combustible d'un moteur de véhicule. En particulier, le carburateur utilisé seul ne permet pas de répondre de manière satisfaisante aux demandes d'économie de carburant et de faibles émissions d'échappement, et il est en général assisté par un dispositif fluidique de correction, un dispositif électronique de correction ou un ensemble de ces deux dispositifs pour l'exécution des diverses fonctions de

correction du mélange air/carburant.

Un perfectionnement important apporté au carburateur a été développé et largement commercialisé par la firme Bendix Corporation sous la forme d'un système d'injection de carburant à commande électronique (EFI) qui utilise des techniques électroniques modernes pour régler le mélange d'air et de carburant. Dans ce système, aucun carburateur n'est utilisé pour déterminer les proportions d'air et de carburant, mais un circuit électronique est mis en oeuvre pour produire un signal de commande représentatif du rapport air/carburant, ce signal dosant l'alimentation en carburant au moyen d'un actionneur électronique. Ce système prend en considération divers facteurs afin de satisfaire les exigences posées par les conditions ambiantes, les niveaux d'émission, la performance en charge et l'économie de carburant. Bien que plus coûteux qu'un carburateur classique, ce système est largement utilisé en raison de ses nombreux

autres avantages.

Cependant, aussi bien dans le cas d'un carburateur que dans ce système EFI, les proportions d'air et de carburant du mélange d'alimentation du moteur sont commandées par la pression exercée par le conducteur sur une pédale d'accélérateur afin d'ouvrir ou de fermer un papillon déterminant le débit d'air d'admission et monté sur le moteur. Le carburateur et le système EFI règlent le débit d'écoulement d'air en fonction de la distance sur laquelle la pédale de l'accélérateur est enfoncée, détectent convenablement le débit d'écoulement d'air d'admission et déterminent le débit d'écoulement de carburant correspondant à ce débit d'écoulement d'air. Autrement dit, le débit d'écoulement d'air est choisi de manière préférentielle comme valeur initiale et le débit d'écoulement de carburant est

ensuite calculé en fonction de ce débit d'écoulement d'air.

Cependant, il est apparu qu'un système classique donnant la préférence à l'écoulement d'air ne permet pas l'obtention à la fois d'une diminution de la consommation de carburant et d'une combustion propre dans toutes les conditions de fonctionnement d'un moteur. En particulier, il est difficile de parvenir à une économie de carburant constante et à une faible densité souhaitée d'émissions, car le mode de fonctionnement d'un papillon des gaz par rapport au régime transitoire du moteur et l'évolution du débit

d'écoulement de carburant en fonction du mode de.

fonctionnement du papillon des gaz, ainsi que l'évolution dans le temps du rapport air/carburant (A/F) à tout instant donné, affectent l'économie de carburant et la densité des émissions, ainsi que les performances de marche d'un véhicule automobile, et ils interfèrent fréquemment les uns avec les autres. C'est la raison pour laquelle il est relativement difficile de rendre compatibles ces facteurs. Etant donné que le débit d'écoulement d'air, qui est choisi initialement par le conducteur, est modifié souvent de manière pas à pas, comme souhaité, et étant donné que la densité de l'air est très inférieure à celle du carburant, un carburateur peut réagir plus rapidement à une variation du débit d'écoulement d'air qu'à une variation du débit d'écoulement de carburant, de sorte que l'air appelé pour satisfaire un rapport choisi air/carburant arrive au moteur avant que le débit de

carburant se soit modifié pour prendre la valeur corres-

pondant au rapport choisi air/carburant. En outre, lorsque le moteur accélère, la différence entre les pressions s'exerçant sur la face avant et la face arrière du papillon des gaz, qui se comporte comme une soupape de commande de l'air d'admission, s'élève jusqu'au moment o elle est modifiée brusquement, de sorte qu'une grande quantité d'air s'écoule vers le papillon des gaz au début d'une brusque variation de la position de ce papillon. Dans les deux cas, on obtient un mélange pauvre d'air et de carburant. Par conséquent, il est nécessaire de corriger un rapport de mélange d'air et de carburant excessivement pauvre en ajoutant une grande quantité de carburant pour maintenir dans une plage de combustibilité souhaitée le mélange d'air et de carburant se trouvant dans la chambre de combustion du moteur. Si la correction est insuffisante, les performances de marche de l'automobile se détériorent, tandis que si la correction est excessive, l'économie de carburant et la densité des émissions en sont affectées. Ainsi, la quantité ajoutée est

très critique.

Dans le cas o les gaz sont coupés (relâchement de l'accélérateur), il se produit un phénomène opposé qui

présente des caractéristiques également critiques.

En raison du problème indiqué ci-dessus, la préférence au débit d'écoulement d'air, qui a été largement adoptée, devient douteuse et on considère à présent qu'il est préférable de mettre en oeuvre un système donnant la préférence au carburant. Une bonne comparaison entre les deux systèmes différents est décrite dans l'article NO 780 346 de "the Society of Automotive Engineers", écrit par D. L. Stivender sous le titre "Engine Air Control--Basis of a

Vehicular Systems Control Hierarchy".

Un système fondamental donnant la préférence au carburant a été décrit dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique NI 3 771 504, ainsi que dans un article NI 78-

WA/DSC-21 de "the American Society of Mechanical Engineers" (ASME) sous le titre "An Air Modulated Fluidic Fuel Injection System" portant sur des essais réels de ce système. Le concept fondamental décrit dans le brevet précité et dans ce dernier article consiste à commander le débit d'écoulement d'air en fonction du débit d'écoulement de carburant, dans le système donnant la préférence au carburant, par des opérations de détection, de calcul et d'actionnement du système au moyen d'un circuit pneumatique et/ou fluidique. Ce système est d'un coût intéressant lorsqu'il est comparé à un

carburateur classique.

Bien que ce système améliore sensiblement la commande du rapport air/carburant, en particulier au cours des régimes transitoires du moteur, étant donné qu'il est essentiellement asservi à une commande fluidique, sa réponse aux changements d'instruction demandés par le conducteur est relativement lente et la plage de travail sur laquelle des réglages des débits d'écoulement d'air et de carburant peuvent être effectués est relativement limitée. Ceci a pour effet de limiter l'aptitude du système à fonctionner convenablement dans toutes les conditions possibles de fonctionnement d'un moteur. De plus, le système ne permet pas une compensation ou un "réglage fin' du débit choisi d'écoulement de carburant ou d'air pour ajuster avec précision le rapport air/carburant conformément à des facteurs de compensation déterminés d'après les conditions de fonctionnement du moteur, et il ne peut pas s'adapter de manière satisfaisante aux exigences souvent contradictoires

d'économie de carburant et de faibles émissions.

L'invention a pour objet principal un système d'injection de carburant à commande électronique à boucle fermée, destiné à un moteur à combustion interne à allumage par étincelle, système qui élimine les inconvénients et désavantages précités du système classique d'injection de carburant, et qui commande le débit d'écoulement d'air d'admission d'un moteur en fonction du débit d'écoulement de carburant. Le système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention donne une valeur optimale au débit d'écoulement d'air en actionnant le papillon des gaz en fonction de résultats déterminés par un calculateur à partir d'un débit d'écoulement de carburant choisi par le conducteur et de diverses autres informations telles que la température du fluide de refroidissement ou la température de la culasse du moteur, la température de l'air ambiant, la pression atmosphérique et la température d'oxydation et/ou de réduction catalytique. Le système d'injection de carburant.à commande électronique selon l'invention peut commander le débit d'écoulement d'air afin que le mélange d'air et de carburant devienne riche immédiatement après une accélération et pauvre immédiatement après une décélération du moteur ou de l'automobile, tout en assurant une économie de carburant et de faibles émissions. Ce résultat est obtenu par sélection d'un mélange transitoire approprié d'air et de carburant. Le système selon l'invention peut en outre diminuer sensiblement la consommation de carburant et la densité des émissions, même dans le cas de cycles répétés de fonctionnement au ralenti et en régime stable correspondant à des accélérations et des décélérations, par exemple dans la conduite en ville, en commandant rapidement le débit d'écoulement d'air en fonction du débit d'écoulement de carburant, consécutivement à une action du conducteur sur l'accélérateur. L'invention concerne donc un système d'injection de carburant à commande électronique qui transmet le mouvement d'enfoncement, par le conducteur, de la pédale d'accélérateur au moyen d'une transmission mécanique et/ou électrique à un dispositif de sélection de carburant (par exemple un dispositif de dosage) afin de déterminer un débit d'écoulement de carburant, le système détectant également de manière électrique le débit d'écoulement de carburant sous la forme d'un signal électrique, appliquant ce signal à un calculateur, appliquant également diverses informations telles que le régime du moteur, la température du fluide de refroidissement du moteur, la température de la culasse, la température de l'air ambiant, la pression atmosphérique, la température d'oxydation et/ou réduction catalytique, etc., sous la forme de signaux électriques analogues au précédent, ces signaux étant transmis au calculateur afin de corriger le débit d'écoulement d'air pour maintenir un régime de fonctionnement précis, le système se référant également, dans le calculateur, à des données préalablement programmées qui définissent la relation fonctionnelle entre ces paramètres, calculant et corrigeant le débit optimal d'écoulement d'air à partir de ces paramètres en fonction du débit d'écoulement de carburant demandé à tout instant donné, produisant un signal électrique destiné à déterminer l'ouverture d'un papillon des gaz et, par conséquent, le débit d'écoulement d'air à partir du résultat calculé et appliquant le signal électrique à un servomécanisme de commande du papillon des gaz afin d'actionner ce dernier pour établir le débit d'écoulement optimal. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel du système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention, destiné à un moteur à combustion interne à allumage par étincelle; la figure 2 est une coupe longitudinale d'une autre forme préférée de réalisation du dispositif de dosage faisant partie du système représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en bout du dispositif de dosage représenté sur la figure 2; la figure 4 est une vue de face de la liaison entre une pédale d'accélérateur et un câble de commande des gaz actionnés par la pédale montrée sur la figure 2; la figure 5 est une vue de face montrant un levier du dispositif de dosage représenté sur la figure 2, ce levier étant placé en position de ralenti; la figure 6 est une vue en bout de l'orifice de dosage de carburant montré sur la figure 5;

?475131

la figure 7 est une vue en bout du levier lorsque le moteur tourne à une vitesse intermédiaire, par exemple à 2500 tr/min; la figure 8 est une vue en bout de l'orifice de dosage de carburant représenté sur la figure 7; la figure 9 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation du dispositif de dosage faisant partie du système représenté sur la figure 1; les figures 10A, lOB et lOC sont des représentations graphiques de la table de vérité, d'un diagramme des temps et des caractéristiques d'écoulement de sortie du clapet double montré sur la figure 9; la figure 11 est un diagramme fonctionnel du système d'injection de carburant à commande électronique utilisant le circuit logique numérique commandé comme montré sur les figures lOA à lOC; les figures 12A et 12B sont des graphiques montrant les courbes caractéristiques d'un système antérieur et du système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention; la figure 13 est un schéma d'une autre forme préférée de réalisation du système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention montré sur la figure 1; la figure 14 est un schéma d'une autre forme préférée de réalisation du système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention, montré sur la figure 1; et la figure 15 est un diagramme fonctionnel montrant le fonctionnement du calculateur représenté sur la

figure 1.

La figure 1 représente une forme préférée de réalisation du système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention, destiné à un moteur à combustion interne à allumage par étincelle, ce système comprenant essentiellement un sous-ensemble à carburant qui

comporte un dispositif de dosage de carburant, un sous-

ensemble à écoulement d'air qui comporte un servomécanisme de

2475131 -

commande d'un papillon des gaz, une unité de commande (un calculateur électronique) et un dispositif de correction à

quatre éléments principaux.

Chacun de ces organes sera à présent décrit en détail. Le sous-ensemble à carburant comprend un dispositif 10 de dosage et un sous-ensemble 20 d'alimentation en carburant. Le dispositif 10 de dosage comporte une vanne à tiroir 12 logée télescopiquement dans un cylindre 11, une chambre 13 de pression différentielle divisée en compartiments supérieur et inférieur, un starter 14 pour le démarrage à froid du moteur, un élément 16 de liaison destiné à transformer les mouvements d'une pédale 15 d'accélérateur en déplacements de la vanne à tiroir 13, un potentiomètre 17 associé au tiroir de dosage et placé à une extrémité du cylindre 11, et un potentiomètre limiteur 18 placé à l'autre extrémité du cylindre 11. Le tiroir 12 présente une rainure longitudinale oblique 12a s'étendant entre des orifices d'entrée et de sortie de carburant, comme décrit plus en détail ci-après. Un ressort hélicoïdal 12b est comprimé contre une extrémité du tiroir 12 afin de rappeler ce dernier dans un certain sens. Le potentiomètre 18 comporte un servomoteur 19 de limitation, qui lui est fixé et qui

commande la position limite de retour du tiroir 12.

Le sous-ensemble 20 d'alimentation en carburant, représenté sur la figure 1, comprend un réservoir 21 de carburant, une pompe 22 à carburant, un filtre 23, un conduit 24, une soupape de décharge ou un régulateur tel qu'une soupape 25 de réglage de pression, un robinet d'arrêt 26 monté sur le conduit 24, un conduit 27 qui part du côté de sortie du robinet d'arrêt 26 pour arriver à l'orifice d'entrée du cylindre 11 en passant par le compartiment supérieur de la chambre 13 à pression différentielle, un conduit 28 qui s'étend de l'orifice de sortie du cylindre 11 jusqu'au compartiment inférieur de la chambre 13 à pression différentielle, un conduit 29 qui part de l'orifice de sortie de la chambre 13 à pression différentielle pour aboutir à un injecteur 30 disposé dans un alésage 41 d'un collecteur d'admission, et un robinet 31 d'arrêt monté sur le conduit 29. La soupape 25 de réglage de pression est, comme montré sur la figure 1, divisée par un diaphragme 32 en chambres supérieure et inférieure, la chambre supérieure communiquant avec un conduit 32a de retour du carburant vers le réservoir 21 et la chambre inférieure communiquant avec un conduit 33 à dépression permettant au diaphragme 32 d'être actionné par la dépression apparaissant dans l'alésage 41 du collecteur d'admission. Les conduits 27 et 28 sont en communication par leurs milieux de manière à former un conduit 34 de dérivation dont la section est commandée par le starter 14 de démarrage

à froid. Le starter de démarrage à froid ferme progressive-

ment le conduit 34 lorsque la température du moteur augmente.

Ainsi, dans le cas d'un démarrage à froid, le conduit 34 est ouvert, alors qu'il est sensiblement fermé lorsque le moteur atteint une température convenable de fonctionnement. Une ligne 201 représente la liaison de détection de température entre le starter 14 de démarrage à froid et la culasse du

moteur, par exemple un dispositif à tube à chaleur.

Le sous-ensemble 40 à écoulement d'air comprend un filtre à air 42 monté à l'extrémité de l'alésage 41 du collecteur d'admission, un papillon des gaz 43 et un

servomoteur 44 qui commande la position du papillon des gaz.

Le papillon des gaz 43, le servomoteur 44, un potentiomètre 46 et un manomètre différentiel 48, comme décrit plus en détail ci-après, forment un dispositif 45 de commande du

débit d'écoulement d'air.

L'unité de commande, désignée ci-après par le terme "calculateur" 50, peut comprendre un calculateur analogique ou un calculateur numérique, ce dernier comprenant un microprocesseur, une interface entrée/sortie et une mémoire. Cette unité commande l'ouverture du papillon des gaz en réponse à la valeur d'injection de carburant choisie par le conducteur et à divers facteurs de correction comme indiqué ci-après. Il peut également commander la distribution de l'allumage et le régime de fonctionnement en recyclage des

gaz d'échappement du moteur, comme décrit également ci-après.

Le dispositif de correction comprend un potentiomètre 46 destiné à détecter l'ouverture du papillon

?475131

43 des gaz, un manomètre 48 à pression différentielle placé dans un conduit 47 qui communique avec le conduit 41 d'admission de part et d'autre du papillon des gaz 43, un capteur d'oxygène 51 placé dans le collecteur 49 d'échappement, un capteur 53 de mesure de la température d'air d'admission, un capteur 53 destiné à mesurer la pression atmosphérique absolue, un starter 14 de démarrage à froid contenant un élément de commande et une soupape d'inversion, un capteur 56 destiné à mesurer la température du fluide de refroidissement du moteur, un dispositif 57 de commande de la distribution de l'allumage et un capteur 58 destiné à mesurer la température de la culasse du moteur. En outre, il est possible d'ajouter au système d'injection de carburant à commande électronique décrit ci-dessus une soupape 54 de commande de recyclage des gaz d'échappement, un convertisseur catalytique 55 et un capteur 55a de la

température de réduction catalytique.

La figure 1 représente en 59 un collecteur d'admission et en 60 un moteur à combustion interne à

allumage par étincelle.

Comme représenté sur la figure 1, les éléments du dispositif de correction décrit précédemment sont reliés

électriquement au calculateur et aux organes correspondants.

Sur la figure 1, on indique en D un signal de sortie transmis par le potentiomètre 17 du tiroir au calculateur 50 et représentant un débit d'écoulement de carburant choisi par le conducteur, en E un signal de sortie transmis par le calculateur 50 au servomoteur 19 de limitation, ce signal étant destiné à limiter le débit d'écoulement de carburant choisi par le conducteur, et en F un signal de sortie transmis par le potentiomètre limiteur 18 au calculateur 50 et représentant la position réelle de limitation de carburant

prise par un élément de limitation.

Le fonctionnement de la forme de réalisation

décrite ci-dessus sera à présent expliqué en détail.

Lorsqu'un conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur 15, l'élément 16 de liaison déplace le tiroir cylindrique 12, qui présente la rainure oblique 12a, vers la

?475131

il gauche à l'intérieur du cylindre 11 du dispositif 10 de dosage. Par conséquent, le carburant provenant des conduits 24 et 27 s'écoule de l'orifice d'entrée vers la rainure 12a et par l'orifice de sortie dans le conduit 28, puis dans la chambre 13 à pression différentielle. A ce moment, le débit d'écoulement du carburant est déterminé par la section de

l'ouverture formée par l'orifice d'entrée et la rainure 12a.

Etant donné que la chambre 13 à pression différentielle donne au carburant une pression différentielle APC de part et d'autre des orifices de l'ouverture formés entre son compartiment supérieur et son compartiment inférieur, cette pression différentielle reste toujours constante quelle que soit la section de l'ouverture de l'orifice d'entrée du cylindre 11. Ainsi, le carburant dosé est introduit par le conduit 29 dans l'injecteur 30 et il est injecté dans le collecteur 59 d'admission, à l'orifice d'arrivée d'air, puis introduit dans la chambre de combustion du moteur 60 après avoir été mélangé à l'air d'admission. Simultanément, le potentiomètre 17' du tiroir de dosage détecte le déplacement du tiroir 12 et transmet au calculateur 50 un signal D de

débit de carburant correspondant au déplacement détecté.

Le calculateur reçoit le signal de débit de carburant ainsi que diverses informations se présentant sous la forme de tensions, de courants, de signaux numériques et/ou de signaux de fréquence ou autres et provenant des

capteurs décrits précédemment et faisant partie du sous-

ensemble à écoulement d'air et du dispositif de correction.

Le calculateur classe ces signaux en fonction de leur relation fonctionnelle avec le débit d'écoulement d'air, calcule le débit d'écoulement d'air optimal à tout instant donné, et émet les résultats sous la forme d'un signal électrique transmis au servomoteur 44 du papillon des gaz, faisant partie du dispositif 45 de commande d'écoulement d'air, afin d'actionner le servomoteur 44 pour qu'il place le papillon des gaz en position appropriée. Entre temps, le manomètre 48 à pression différentielle détecte constamment la différence de pression entre les côtés avant et arrière du papillon des gaz, sous la forme du signal àPS, et le

?475131

calculateur 50 calcule de manière continue la valeur optimale du débit d'écoulement d'air et, par conséquent, l'ouverture qu'il faut donner au papillon des gaz pour obtenir ce débit, d'après le signal PS représentant le débit d'écoulement d'air réel et le signal e de position du papillon des gaz, détecté en même temps par le potentiomètre 46 du papillon des gaz et représentant la position réelle de ce papillon, afin de

transmettre un ordre au servomoteur 44.

La figure 15 représente plus en détail les fonctions de traitement et de calcul de signaux exécutées par le calculateur 50. Un signal D de commande de carburant provenant du potentiomètre 17 est introduit dans le calculateur qui, à partir de ce signal, calcule un débit initial d'écoulement d'air pour établir une proportion' air/carburant convenant au moteur. Le calcul du débit d'écoulement d'air initial peut être exécuté au moyen d'un dispositif arithmétique ou, dans le cas d'un calculateur numérique, il peut consister en une fonction de recherche dans une table dans laquelle diverses valeurs de débit d'écoulement d'air sont mémorisées en fonction des diverses

commandes d'arrivée de carburant. Lorsque le débit d'écoule-

ment d'air a été initialement calculé, le débit ainsi calculé est corrigé d'après la température du moteur, conformément au

signal de détection de température fourni par le capteur 56.

Cette correction provoque un léger décalage par rapport au débit d'écoulement d'air initialement calculé. Après avoir été corrigé, le signal de débit d'écoulement d'air est combiné de manière soustractive avec un signal-de débit d'écoulement d'air réel qui est calculé par le calculateur à partir du signal APS reçu du capteur 48 et du signal e de position d'ouverture du papillon reçu du capteur 46. D'autres sophistications peuvent être apportées au calcul du débit d'écoulement d'air réel lorsque l'on tient compte, pour ce calcul, de la température ambiante détectée par le capteur 52 et de la pression ambiante détectée par le capteur 53. La différence entre le débit d'écoulement d'air souhaité Ad, calculé par le calculateur, et le débit d'écoulement d'air réel Aai qui est également déterminé par le calculateur, est

?475131

utilisée comme signal de sortie pour placer le papillon des gaz dans une position souhaitée au moyen de la servocommande 44. De même que pour le calcul du débit d'écoulement d'air initial, une correction en fonction de la température du moteur et un calcul du débit d'écoulement d'air réel peuvent également être obtenus, lorsqu'un calculateur numérique est utilisé, sous la forme d'une table de planification mémorisée dans laquelle une valeur prédéterminée de sortie est indiquée pour des combinaisons prédéterminées de signaux d'entrée des

divers paramètres.

Au lieu d'un calculateur numérique à programme/données mémorisés, par exemple un microprocesseur et les interfaces et les mémoires associées, le calculateur peut être un calculateur analogique qui détermine le signal de sortie demandé en procédant à des calculs sur des valeurs analogiques au moyen d'un circuit électronique. Dans la forme de réalisation à calculateur numérique, des signaux analogiques provenant des divers capteurs peuvent être transformés au moyen d'un convertisseur analogique/numérique en signaux numériques et calculés dans une partie arithmétique du calculateur, les signaux de sortie de ce dernier pouvant être ensuite transformés au moyen d'un convertisseur numérique/analogique en valeurs analogiques permettant la commande d'un servomoteur analogique qui actionne la servocommande du papillon des gaz. Si un moteur pas à pas est utilisé pour la commande du papillon des gaz, il peut être commandé de la même manière qu'un servomoteur, sans conversion numérique/analogique, ou bien une commande par tout ou rien peut être également employée avec un moteur peu coûteux à courant continu. Le papillon des gaz peut être aisément réglé à toute ouverture souhaitée par la mise en

oeuvre de l'un quelconque de ces procédés connus.

Le calculateur 50 peut non seulement déterminer l'ouverture du papildes gaz, mais il peut également produire une commande de débit de recyclage des gaz d'échappement et une commande d'avance à l'allumage pour assurer un fonctionnement en douceur du moteur, et permettre une certaine économie de carburant et d'obtention de la

densité d'émissions souhaitée.

?475131

La commande du débit de recyclage des gaz d'échappement est assurée par le calculateur qui, à cet effet, détermine un signal de commande de recyclage des gaz d'échappement appliqué à une soupape 54 de commande de recyclage des gaz d'échappement, conformément à des signaux reçus du capteur de vitesse du moteur (distributeur 57) et de

l'arrivée de carburant (en 17). La température du conver-

tisseur catalytique, fournie par le capteur 55, est également utilisée dans le calcul. Le calcul du débit nécessaire de gaz d'échappement, suivant ces divers paramètres, a pour résultat un signal de sortie qui est appliqué à la soupape 54 de commande de recyclage des gaz d'échappement de manière que le recyclage des gaz d'échappement soit convenablement commandé pour que l'on obtienne les faibles niveaux souhaités d'émissions. Lorsqu'on utilise un convertisseur catalytique dans le moteur exigeant que le mélange d'air et de carburant d'alimentation du moteur ait des proportions sensiblement stoechiométriques pour assurer un fonctionnement convenable, un signal provenant du capteur d'oxygène 51 peut également être introduit dans le calcul du débit d'air de base exécuté par le calculateur afin d'établir un décalage approprié pour

assurer l'obtention de proportions sensiblement stoechio-

métriques d'air et de carburant par l'application au papillon

44 des gaz du signal de débit optimal d'écoulement d'air.

Ceci est montré sur la figure 15-par l'utilisation du signal de sortie du capteur 51 pour le calcul de correction permettant de produire le signal de débit d'écoulement d'air Ad. La commande d'avance à l'allumage est également illustrée sur la figure 15. Dans ce cas, le signal de commande de carburant provenant du capteur 17 est transmis à un circuit de commande de l'avance à l'allumage qui applique au distributeur 57 un signal d'avance d'allumage. Ce circuit de commande établit également une avance de distribution prédéterminée pour des niveaux prédéterminés du signal 17 de commande de carburant appliqué et, par conséquent, comme décrit précédemment, la commande de l'avance à l'allumage peut être effectuée au moyen d'une table de consultation

?475131

contenant des corrections de distribution pour divers niveaux du signal de commande de carburant, cette table étant

mémorisée dans le calculateur 50.

Comme représenté à la partie inférieure droite de la figure 15, le calculateur peut également produire un signal d'ouverture et de fermeture des robinets 26 et 31. Ces robinets sont destinés à couper totalement l'écoulement de carburant lorsque le moteur est arrêté. Par conséquent, le calculateur reçoit un signal de l'interrupteur d'allumage, par exemple, indiquant que le moteur est en marche ou arrêté, - et il applique de manière appropriée un signal de commande pour ouvrir les robinets 26 et 31 lorsque le moteur est en

marche, et pour les fermer lorsque le moteur est arrêté.

Du fonctionnement au ralenti jusqu'à un fonc-

tionnement en charge partielle du moteur, la course d'enfoncement de la pédale d'accélérateur sous l'action du conducteur provoque un déplacement de même longueur de la soupape à tiroir. Cependant, dans la plage de fonctionnement correspondant à une -charge importante du moteur et dans laquelle le papillon des gaz est largement ouvert, le déplacement de la soupape à tiroir est réduit, comme décrit ci-dessous, afin de limiter le débit d'écoulement du carburant. A cet effet, la soupape à tiroir peut exécuter une course complète pour permettre un débit d'écoulement de carburant nécessaire au moteur pour atteindre son régime maximal lorsque le papillon des gaz est largement ouvert. Par conséquent, dans le cas o le moteur n'est pas à son régime maximal, c'est-à-dire pour un régime maximal de 6000 tr/min, dans le cas o, par exemple, le moteur tourne à 3000 tr/min, si la soupape à tiroir est déplacée sur toute sa course et sur une distance égale à la course d'enfoncement de l'accélérateur en réponse à la demande par le conducteur de l'ouverture complète du papillon des gaz, le débit d'écoulement de carburant alimentant le moteur devient égal au double du débit d'écoulement de carburant nécessaire, de sorte que le mélange d'air et de carburant devient trop riche. En conséquence, le moteur fonctionne de manière

anormale avec une densité excessive d'émissions.

?475131

Par conséquent, le déplacement de la soupape à tiroir doit être réduit. Pour résoudre ce problème, le calculateur 50 élabore un signal de commande de limite du débit de carburant à partir du signal D de débit de carburant qu'il reçoit et du régime du moteur (figure 15). Ce signal de commande de limite représente une restriction appropriée du déplacement vers la gauche de la soupape 12 à tiroir, assurant que pour tout régime donné, le moteur ne reçoit pas une quantité excessive de carburant. Ce- signal de commande de limite actionne le servomoteur 19 de limitation qui est fixé à l'extrémité de gauche de la soupape à tiroir 12 (voir figure 1) . Ce calcul de limitation de carburant (montré sur la figure 15) peut également prendre la forme d'une fonction de consultation d'une table contenant des valeurs- limites mémorisées en fonction de diverses valeurs de régime. A ce moment, le potentiomètre limiteur 18 détecte la position réelle de limitation du servomoteur 19 et renvoie le signal détecté au calculateur 50 qui ajuste le servomoteur 19 de limitation dans la position précise de limitation calculée pour le servomoteur 19. -Ainsi, même dans le cas o le papillon des gaz est totalement ouvert, le servomoteur 19 de limitation et le potentiomètre limiteur 18 s'opposent toujours à ce qu'une quantité de carburant supérieure à celle nécessaire à l'obtention d'un rapport air/carburant convenable arrive au moteur, quel que soit le régime de ce dernier dû à la position grand ouvert du papillon des gaz et à l'enfoncement excessif de la pédale d'accélérateur par le conducteur. Le starter 14 de démarrage à froid du moteur peut comporter une soupape 14a de dérivation qui ouvre le conduit 34 de dérivation entre l'entrée et la sortie du tiroir 12 de dosage sous l'action, par exemple, d'une capsule de cire fondant à une certaine température et réagissant à la température du fluide de refroidissement ou à la température de la culasse du moteur et à la température de l'air ambiant

telles que détectées par les capteurs 56, 58 et 52.

L'ouverture de la soupape 14a de dérivation est détectée par un potentiomètre qui se comporte de la même

?475131

manière que le potentiomètre limiteur 18 ou que le potentiomètre 17 de dosage, et le signal détecté est renvoyé au calculateur 50 qui l'utilise, lors d'un démarrage à froid, comme commande de débit de carburant pour calculer le signal Ad de débit d'écoulement d'air transmis au servomoteur 44 pour que ce dernier ouvre convenablement le papillon. Il convient de noter que la soupape 14a de dérivation du starter 14 de démarrage à froid peut également être remise en position par un servomoteur, un moteur à impulsions ou un actionneur pneumatique ou autre, de la même manière que pour le servomoteur 19 de limitation ou pour le servomoteur 44 de commande du papillon des gaz, sans utiliser la capsule de cire. Ces actionneurs peuvent commander la soupape à l'aide d'un signal de sortie du calculateur 50, ce dernier déterminant ce signal de sortie d'après le signal provenant

du capteur 56 de température du fluide de refroidissement.

Cependant, ces actionneurs ne sont pas décrits en détail pour

plus de clarté.

Comme représenté sur la figure 1, qui montre la disposition des sousensembles respectifs d'une forme préférée de réalisation de l'invention, l'injecteur 30 est disposé sur le côté aval du papillon 43 des gaz, mais il peut également être placé en amont de ce papillon. Cependant, dans ce cas, la valeur de pression différentielle APS détectée peut varier légèrement en raison de l'effet nuisible résultant de la présence de carburant atomisé et de carburant sous dépression de part et d'autre du papillon des gaz, ce qui diminue de manière correspondante la précision de la détection du débit d'écoulement d'air. Il convient également de noter que l'injection en un.seul point peut être remplacée par une injection dite en points multiples permettant d'injecter le carburant dans plusieurs cylindres en modifiant

légèrement l'intérieur du dispositif 10 de dosage.

Les figures 13 et 14 représentent d'autres formes préférées de réalisation du système d'injection de carburant

à commande électronique selon l'invention.

En ce qui concerne le sous-ensemble à carburant, dans ces formes de réalisation, le débit d'écoulement de

?475131

carburant est dosé par le calculateur 50 qui détermine d'abord un débit d'écoulement de carburant demandé, puis qui calcule le débit d'écoulement d'air optimal. Le carburant est dirigé, au moyen d'une pompe 22 et d'un filtre 23, vers plusieurs injecteurs 25 du type à électrovanne, montés dans les lumières d'admission des cylindres respectifs du moteur 60. L'excédent de carburant est dirigé vers une soupape 25 de décharge réglée de manière que la pression du carburant dans le conduit des injecteurs puisse toujours être maintenue à une valeur constante et prédéterminée. Les quantités de carburant injectées par les divers injecteurs 30 sont commandées par le calculateur 50 qui reçoit le signal de sortie d'un potentiomètre 16a relié à l'extrémité d'une tige 16 d'une pédale 15 d'accélérateur, effectue une correction tenant compte de divers facteurs tels que, par exemple, la température, la pression absolue de l'air d'admission, etc., et détermine la durée d'ouverture des soupapes des injecteurs respectifs 30 afin d'établir un débit souhaité d'écoulement de carburant. Le calculateur 50 peut également régler la durée maximale d'ouverture de soupape des injecteurs respectifs 30 par rapport au régime du moteur ou au nombre de tours par minute effectués par le moteur afin de limiter ainsi le débit de carburant, comme dans la forme de réalisation décrite précédemment. Dans ce cas, les profils des signaux d'injection de carburant appliqués aux injecteurs respectifs 30 peuvent commander le débit d'écoulement conformément à un déclic réagissant à la vitesse de rotation du moteur, à une commande de durée de temps en circuit ayant une fréquence prédéterminée et une largeur d'impulsion variable, à une commande de débit d'écoulement de carburant à modulation de fréquence ayant une durée de temps en circuit constante, ou à un profil de commande complexe utilisant les

deux dernières techniques.

Le sous-ensemble 40 à écoulement d'air montré sur la figure 13 est de même conception que celui montré sur la figure 1. Le sous-ensemble 40 représenté également sur la figure 14 comprend un capteur classique 48a de débit d'écoulement d'air produisant un signal électrique (signal de

?475131

courant continu) proportionnel à la quantité d'air d'admission, ou bien un tourbillon "Karman", ou encore un signal de sortie supersonique à variation de fréquence, utilisé à la place de la détection de l'écoulement d'air sous pression différentielle. Un distributeur 57a contient un capteur de vitesse de rotation du moteur et un dispositif de

commande de la distribution de l'allumage.

Le calculateur 50 de l'unité de commande, après avoir calculé le débit d'écoulement de carburant, reçoit le débit d'écoulement d'air détecté par le sous-ensemble précité à écoulement d'air, calcule le débit d'écoulement d'air en fonction de divers signaux de correction qu'il reçoit en même temps, et ordonne au servomoteur 44 de régler le papillon des gaz sous un angle optimal, de même que dans la forme de

réalisation montrée sur la figure 1.

Le servomoteur 44 du sous-ensemble d'asservis-

sement du papillon des gaz peut être un servomoteur à courant continu, bien qu'un moteur pas à pas puisse être utilisé avantageusement. Le moteur pas à pas peut produire un angle de pas de (1/2)n, un engrenage pouvant être utilisé pour réduire convenablement ce pas (c'est-à-dire l'angle d'un pas de rotation du moteur), le pas pouvant être en variante

convenablement choisi d'après le type de commande du moteur.

Par conséquent, un moteur pas à pas permet d'obtenir un fonctionnement en douceur avec un angle de pas suffisamment faible. Les formes de réalisations montrées sur les figures 13 et 14 utilisent le même sousensemble de démarrage que celui montré sur la figure 1. Cependant, il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre un sous-ensemble de démarrage

séparé analogue à celui de la figure 1, comme décrit ci-

dessous. Etant donné que le calculateur 50 reçoit toujours divers facteurs -de correction tels que, par exemple, la pression atmosphérique, la température de l'air ambiant, la température du fluide de refroidissement du moteur, etc., il peut calculer la durée d'ouverture des injecteurs 30 afin d'accroître ou de diminuer cette durée conformément à ces facteurs de correction et afin également d'actionner en même temps le moteur pas à pas ou le servomoteur à courant continu pour donner une valeur convenable au débit d'écoulement d'air. Par conséquent, lors du démarrage d'un moteur froid et pendant l'échauffement du moteur, le calculateur 50 peut établir un débit d'écoulement d'air et un rapport air/carburant du mélange suffisants pour le démarrage à froid et la période d'échauffement, simplement du' fait de sa programmation, sans dispositif supplémentaire. Autrement dit, il est possible de programmer dans le calculateur un plan de démarrage ou d'échauffement, ou bien le calculateur peut corriger d'autres facteurs du moteur pour tout régime de fonctionnement de ce dernier et il peut commander les

actionneurs permettant d'atteindre les résultats souhaités.

Bien que les formes de réalisation montrées sur les figures 13 et 14 comportent des injecteurs associés respectivement aux cylindres, un seul injecteur peut être monté dans le collecteur 41 d'admission, immédiatement en aval du papillon 43 des gaz, afin d'injecter le carburant comme montré sur la figure 1. En outre, les injecteurs respectifs 30 peuvent être remplacés par des soupapes commandant l'écoulement de fluides, montrées sur la figure 9

et qui, en fait, se comportent comme les injecteurs 30.

Les figures 2 à 8 montrent une autre forme préférée de réalisation du dispositif de dosage utilisé dans le système d'injection de carburant à commande électronique selon l'invention et comportant une soupape rotative à la

place de la soupape à tiroir.

Sur la figure 2, qui montre en coupe le dispositif de dosage rotatif, le déplacement ou mouvement de la pédale 15 d'accélérateur sur laquelle le conducteur appuie est transmis, par l'intermédiaire d'un câble 61, à une_ tringlerie montrée sur la figure 4, l'extrémité extérieure du câble étant reliée à un support 62 de manière convenable et son extrémité intérieure étant reliée à un organe 63 de terminaison. Etant donné que l'organe 63 est monté sur un levier 64, ce dernier peut tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, comme montré sur les figures 4, 5 et 7, contre

?4?5131

la force d'un ressort 66 disposée entre le levier 64 et un corps 65. Le réglage du ralenti du moteur est effectué au moyen d'une vis 68 de calage montée sur un support 67 qui est fixé au corps 65, dans la position de fermeture du levier 64, comme montré sur la figure 5. Un arbre 70 peut tourner en douceur au moyen d'un palier 71, l'arbre 70 étant solidarisé au levier 73 au moyen d'un écrou 72 qui est monté sur l'extrémité extérieure gauche de cet arbre. Un galet 74 est monté sur le levier 73 afin de le relier au levier 64 par l'intermédiaire d'un ressort 75. Par conséquent, le galet 74 peut tourner contre la surface latérale gauche du levier 64,

comme montré sur la figure 5.

Le carburant est dosé au moyen de deux gicleurs 76 à orifice fixe, montés sur le corps 65, et d'une soupape rotative 77 qui règle l'ouverture de l'orifice des gicleurs en tournant par rapport à ces gicleurs fixes 76, de manière que l'un des gicleurs 76 présente une ouverture plus étroite 78, comme montré sur la figure 6 ou 8. Par ailleurs, la soupape rotative 77 présente une ouverture plus large 79, de sorte que la surface de la partie sur laquelle les ouvertures 78 et 79 se chevauchent constitue la section de dosage pour

former ainsi un orifice de dosage efficace.

Un ressort 80 de compression fait porter avec précision la soupape rotative 77 contre le gicleur 76 afin d'empêcher le carburant de fuir de cet ensemble, sauf par la section de dosage. Une partie de la soupape rotative 77 présente une rainure radiale destinée à s'enclencher avec un cliquet 81 faisant saillie à l'extrémité de gauche de l'arbre 70. A l'aide de cette forme de réalisation, le conducteur peut commander directement la section de dosage en appuyant

sur la pédale d'accélérateur.

Le carburant s'écoule de l'orifice d'alimenta-

tion vers l'espace situé à la partie de gauche de la soupape rotative 77, un joint 82 à huile étant disposé de manière à empêcher le carburant de fuir de l'arbre. Etant donné que le bord extérieur du gicleur 76 est ajusté à force dans le corps pour empêcher le carburant de fuir, le carburant ne peut passer que dans la section de dosage ménagée dans le côté

?4751131

gauche du gicleur, des bagues étant engagées dans le canal du corps 83 de distribution de carburant fixé par une vis de blocage sur le corps 65, et dans le canal du corps 65 pour empêcher, respectivement, le carburant de fuir vers l'extérieur et de pénétrer dans la chambre 84 du corps 83. Ainsi qu'il ressort de manière évidente des figures 6 et 8, les orifices de dosage 78 et 79 sont réalisés dans quatre positions (dans le cas de quatre cylindres) de manière que les ouvertures formées aient des aires exactement égales, dans une plage de tolérances, pour correspondre aux

cylindres du moteur.

Le carburant est introduit dans la chambre 84.

Une mince plaque métallique 86 est insérée entre des plaques de fermeture et le corps 83 du distributeur afin de séparer les chambres 84 et 87. Le carburant arrivant par le c8té d'alimentation est introduit, au moyen d'un canal supérieur représenté en trait pointillé dans le corps 65, à l'intérieur de la chambre 87 afin d'appliquer à cette dernière la pression du carburant. Une buse 88 est emmanchée à force dans la chambre 84 ménagée dans le corps 83, un ressort étant disposé à l'extérieur de la buse 88 et étant associé à une bague 89 de guidage afin d'appliquer une pression à la plaque 86 pour établir un certain jeu entre

cette dernière et l'extrémité de la buse 88.

Dans une telle forme de réalisation, le carburant traverse la zone de dosage et remplit la chambre 84. Lorsque la pression du carburant dans la chambre 84 devient égale à la pression d'alimentation, la plaque 86 est déviée de manière à présenter une convexité tournée vers le côté

gauche, compte tenu de la pression d'un ressort 90, afin.

qu'un espace apparaisse entre la plaque 86 et le gicleur 88, ce qui permet au carburant de s'écouler vers la sortie. En conséquence, la pression du carburant régnant dans la chambre 84 diminue. Lorsque la pression totale, correspondant à la pression du carburant régnant dans la chambre 84 et à la force du ressort 90, devient inférieure à la pression régnant dans la chambre 87, l'orifice de l'extrémité de gauche du gicleur 88 est fermé par la plaque 86 qui arrête ainsi

?475131

l'écoulement du carburant vers la sortie. Ce cycle de limitation est répété de manière continue à une fréquence égale à plusieurs centaines de hertz, ce qui permet un débit stable sur une petite période de temps, de l'ordre d'une seconde, et ce qui permet également ainsi l'obtention d'une caractéristique insensible à la charge. Sur les figures 6 et 8, les mêmes opérations sont effectuées dans quatre positions, de manière que l'on obtienne le même débit

d'écoulement de carburant dans les quatre positions.

Il faut également prévoir un dispositif de limitation dans le cas o le papillon des gaz est grand ouvert, de la même manière que pour la soupape à tiroir montrée sur la figure 1. Pour effectuer cette fonction, le

dispositif suivant est utilisé.

Le mouvement de la soupape rotative est transmis à l'arbre rotatif d'un potentiomètre 92 par un joint 91, de la même manière que pour la soupape à tiroir décrite précédemment. Le signal de sortie D du potentiomètre 92 montré sur la figure 2 correspond au signal de sortie D du potentiomètre 17 de la figure 1. De la même manière, le signal d'entrée F provenant du potentiomètre 18 de la figure

1 correspond au signal de sortie F du potentiomètre 94.

Dans le cas o le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur afin de déplacer ce dernier sur sa course maximale alors que le moteur tourne à 3000 tr/min, le calculateur 50 produit, de la même manière que décrit précédemment, un signal de commande E qui est transmis au servomoteur 93 afin de faire porter un levier 97, fixé à l'arbre 96 de sortie du moteur 93, contre la partie supérieure gauche du levier 73, comme montré sur la figure 5, au moyen d'un galet 98 d'arrêt monté sur le levier 97 de manière à limiter la rotation du levier 73 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le servomoteur 93 utilise un moteur miniature. Ainsi, même si la pédale d'accélérateur est enfoncée sur sa course maximale par le conducteur, une section convenable de dosage peut être obtenue d'après la vitesse de rotation du moteur afin d'empêcher la formation

d'un mélange excessivement riche en carburant.

?475131

La figure 7 est une vue de face montrant le levier intermédiaire lorsque le moteur fonctionne. Il apparaît clairement que le galet 74 est éloigné de la surface latérale du levier 64, mais qu'il porte par contre contre la surface latérale du levier 73. Un levier intermédiaire 99, relié au levier 97, est également relié à un levier 100 monté sur l'arbre 101 d'un potentiomètre 94 afin de détecter le déplacement de l'arbre du servomoteur pour renvoyer

constamment au calculateur 50 un signal de sortie-F corres-

pondant à ce déplacement.

Dans les deux types de dispositifs d'alimentation en carburant, à savoir le type à tiroir et le type rotatif, les servomoteurs -19 et 93 sont toujours en attente dans la position de limitation du débit d'écoulement de carburant, de manière que ce- débit ne dépasse pas la valeur qu'il prend lorsque le papillon des gaz est largement ouvert pour assurer un débit d'écoulement de carburant

correspondant au régime du moteur à cet instant.

La figure 5 montre le levier intermédiaire du dispositif de dosage disposé en position de ralenti. Lorsque la vitesse de ralenti du moteur est, par exemple, de 600 tr/min, il est impossible pour le papillon des gaz d'être largement ouvert (le moteur risquant autrement de fonctionner dans des conditions dangereuses pouvant provoquer sa

détérioration ou son calage entraînant finalement son arrêt).

Attendu que le régime minimal du moteur, lorsque le papillon des gaz est largement ouvert, est en général établi à une valeur comprise entre 1000 et 2000 tr/min, le galet 98 du levier de limitation prend une position d'attente éloignée d'une distance correspondant au régime minimal de ralenti du moteur. Par conséquent, un certain jeu ou espace, indiqué en "C"I sur la figure 5, est ménagé entre la surface latérale du levier 73 et le galet 98 de limitation. A ce moment, les ouvertures 78 et 79 constituant la section de dosage sont superposées, comme montré sur la figure 6, de manière à

former une faible section de passage du carburant.

Dans le cas o la soupape à tiroir ou la soupape rotative est utilisée comme décrit précédemment pour

?475131

commander mécaniquement une section d'ouverture, il est possible de mettre en oeuvre un dispositif de limitation de la section de dosage suivant l'un quelconque des types

décrits précédemment.

Outre la possibilité de commander directement la soupape à tiroir ou la soupape rotative, comme décrit précédemment en regard des figures 1 et 2, il est également

possible de convertir la course de la pédale de l'accéléra-

teur en un signal ou une amplitude électrique qui est introduit dans un calculateur afin que ce dernier effectue un calcul et transmette le résultat à un servomoteur qui commande alors directement la soupape à tiroir ou la soupape rotative. Un dispositif de dosage, mettant en oeuvre un procédé statique de commande de section variable, a été décrit précédemment. Un dispositif de dosage dynamique sera à présent décrit, ce dispositif étant totalement différent du précédent et constituant une autre forme de réalisation des

moyens de dosage.

La figure 9 représente le dispositif de dosage dynamique, et les figures 10A à 10C montrent les relations entre les informations d'entrée et de sortie de ce dispositif. Comme représenté sur la figure 9, le dispositif dynamique de dosage comprend un distributeur à trois voies du

type à tiroir, commandé par deux jeux de bobines électro-

magnétiques qui lui sont fixées. Il n'est pas nécessaire que ce distributeur à trois voies soit du type à tiroir, et il

peut également être de tout autre type.

Des vannes NO 1 et NI 2 sont associées à un corps

et sont bloquées dans ce dernier au moyen d'écrous 111.

Une bobine 114 est placée dans un support 112. Un support 115 de vanne est vissé dans le support 112 de bobine afin de serrer également la bobine 114. Un guide 118 de vanne, placé au-dessus de la bobine 114, entoure une butée 116 d'obturateur et un obturateur 117 et est vissé dans le support 115. Une coupelle 119, réalisée en matière magnétique, est emmanchée à force dans l'extrémité inférieure de l'obturateur 117 afin de se déplacer avec lui. Un ressort est monté de manière à repousser constamment l'obturateur

117 lorsque la bobine 114 n'est pas excitée.

Une vis 121 de réglage de la force du ressort peut être ajustée au moyen d'un écrou 122 de blocage, puis elle peut être bloquée en position une fois réglée. Cette vis

121 règle la charge-du ressort afin d'assurer un fonctionne-

ment convenable. Le carburant arrive par l'orifice d'entrée, puis il s'écoule dans la cavité 124 du tiroir. Lorsque l'électrovanne NI 2 n'est pas excitée, le carburant pénètre dans la cavité inférieure 124. Il s'écoule ensuite par un canal inférieur 125 vers l'électrovanne N0 1 qui, si elle n'est pas excitée à ce moment, permet au carburant de

s'écouler vers la sortie.

Lorsque seule l'électrovanne NI 2 est excitée, le carburant provenant de l'entrée pénètre dans la cavité supérieure 124 et, en passant par un canal supérieur 125, pénètre dans la cavité supérieure de l'électrovanne NI 1, mais ne s'écoule pas vers la sortie. A ce moment, la sortie communique avec la cavité inférieure de l'électrovanne No 1 ainsi qu'avec le tronçon inférieur du canal 125 débouchant dans la cavité inférieure del'électrovanne NO 2. Cependant, étant donné que la sortie ne communique pas-avec l'entrée et qu'elle ne s'étend pas au-dessus de l'orifice d'entrée, le carburant ne peut s'écouler du canal supérieur ou inférieur vers la sortie. Lorsque l'électrovanne NI 1 est ensuite excitée de manière inverse, le carburant s'écoule par le canal inférieur 125 de l'entrée vers la sortie. La sortie est alors ouverte. Lorsque les deux électrovannes sont excitées simultanément, le carburant s'écoule simplement de l'entrée

vers la sortie.

La figure 10A représente la table de vérité concernant le fonctionnement des deux vannés d'un dispositif

de dosage de carburant du type à vannes logiques, fonction-

nant comme décrit précédemment. L'excitation et la désexcitation du dispositif de dosage à divers instants sont montrées sur la figure lOB, alors que le débit d'écoulement de carburant en fonction du déphasage e des vannes excitées

N0 1 et N0 2 est constant, comme montré sur la figure lOC.

?475131

Comme représenté sur la figure IOC, lorsque le déphasage est faible et que le débit de carburant est également faible, la reproductibilité et la linéarité sont proportionnelles à la fréquence d'excitation des deux électrovannes NI 1 et NI 2, de manière à donner au débit d'écoulement de carburant une grande précision. En général, dans le cas ou e > o et e c < 1, la linéarité du débit d'écoulement de carburant se détériore, comme indiqué par le trait pointillé sur la figure 1OC. Ceci est dû au fait que l'élévation et la retombée des vannes demandent un certain

temps et entraînent donc un certain retard de fonctionnement.

Lorsque les électrovannes ne sont pas commandées par tout ou rien, comme montré sur les figures lOA à lOC, mais suivant une courbe sinusoïdale ou autre, par exemple par

l'intermédiaire d'une onde vibratoire douce, la caracté-

ristique de débit d'écoulement de carburant aux faibles valeurs prend la forme représentée en trait pointillé sur le graphique de la figure laC. Par conséquent, le mode de commande des électrovannes peut être choisi avec un certain degré de liberté. L'entrée et la sortie des électrovannes de dosage peuvent être reliées à l'entrée et à la sortie de la soupape à tiroir représentée sur la figure 1, à la place de

cette soupape.

La figure 11 est un schéma fonctionnel du système d'injection de carburant à commande électronique utilisant les vannes logiques numériques décrites précédemment en regard des figures lOA à lOC. Ainsi qu'il ressort de la figure 11, la pédale 15 de l'accélérateur n'est pas reliée

par l'intermédiaire d'un câble ou d'une tringlerie, c'est-à-

dire une transmission mécanique, mais la course d'enfoncement de l'accélérateur 15 est convertie, par exemple au moyen d'un potentiomètre 150, en un signal électrique qui est ensuite, soit appliqué à un calculateur 50 qui détermine le signal de débit d'écoulement de carburant demandé, ce signal étant utilisé pour commander les soupapes 10, soit converti par un convertisseur tension/fréquence (non représenté), indépendant du calculateur, en un signal de fréquence commandant directement les soupapes 10 afin de régler le

29475 13 1

débit d'écoulement de carburant vers l'injecteur 30. Ceci peut être effectué aisément par la mise en oeuvre de techniques électroniques numériques classiques. Un injecteur en un seul point est préférable dans cette forme de réalisation, du point de vue coût de fonctionnement. La

limitation d'alimentation en carburant, indiquée précédem-

ment, peut également être aisément utilisée dans cette forme de réalisation, ainsi que la commande du débit d'écoulement de carburant. La référence numérique ll de la figure 11

indique un potentiomètre.

Ce système comprend en outre un collecteur d'admission 41, un papillon 43 des gaz, un servomoteur 44 et divers conduits d'écoulement d'air, disposés de la même façon

que dans le système montré sur la figure 1. La description de

la figure 1 peut donc être utilisée pour ces éléments de la

forme de réalisation de la figure 11.

Le dispositif de dosage de carburant peut également être aisément constitué au moyen d'un dispositif dit "de commande par durée d'impulsion pour injecteur du type à bobine dans un système d'injection électronique de carburant" ou un "dispositif de commande de fréquence à durée d'impulsion constante", utilisé jusqu'à présent, en plus d'un

mécanisme comportant un dispositif de dosage indépendant.

Le système d'injection de carburant préféré selon l'invention présente les avantages suivants. Il tient compte des changements des nombreux paramètres affectant les conditions de fonctionnement du moteur et variant avec le temps, par exemple la vitesse, la charge et les débits d'écoulement d'air et de carburant, pour établir le plan de marche du moteur. En cours de fonctionnement, un moteur est soumis à des accélérations et des décélérations répétées suivant les manoeuvres d'enfoncement et de relâchement dé la pédale de l'accélérateur. Dans un système classique donnant la préférence au débit d'écoulement d'air, un retard de l'augmentation et de la diminution du débit d'écoulement de carburant en fonction de ces variations est inévitable, car le débit d'écoulement de carburant est déterminé par le signal de variation du débit d'écoulement d'air après que ce

* dernier a lui-même été déterminé.

?475131

La figure 12A montre les caractéristiques du système classique donnant la préférence à l'air. Ce système de commande présente un certain retard de l'élévation du débit d'écoulement de carburant ou délai TR, et, de la même manière, un retard TD affectant la diminution du débit d'écoulement de carburant. En conséquence, le rapport air/carburant du mélange devient extrêmement pauvre immédiatement après une accélération du moteur, et extrêmement riche immédiatement après une décélération, comme indiqué par la courbe de la figure 12A. Ce phénomène,

qui est indésirable, est appelé "hésitation" ou "fléchisse-

ment" du moteur d'automobile. Lorsqu'un retard affecte la diminution du débit d'écoulement de carburant dans le moteur d'une automobile, ce moteur dégage une densité élevée d'émissions gazeuses nocives telles que HC, CO, etc. Pour remédier à ce phénomène indésirable, un dispositif d'enrichissement à l'accélération est en général employé afin de corriger l'hésitation et le retard à la fermeture du papillon des gaz au moyen d'un amortisseur, ou bien une dérivation d'air supplémentaire est utilisée pour éviter

l'accroissement des émissions de l'échappement.

Par contre, le système d'injection de carburant donnant la préférence au carburant selon l'invention règle le mélange d'air et de carburant afin qu'il s'enrichisse - immédiatement après l'accélération du moteur, et qu'il

s'appauvrisse immédiatement après la décélération du moteur.

De plus, étant donné que la densité et la viscosité du carburant sont supérieures à celles de l'air, la résistance à l'écoulement de ce carburant est élevée, ce qui provoque un retard correspondant de l'écoulement sous l'effet

d'une commande pas à pas de cet écoulement vers un moteur.

Par conséquent, le retard de l'écoulement d'air suivant le carburant peut être convenablement réglé afin que l'air se joigne au carburant dans le moteur. Par conséquent, le moteur d'un véhicule automobile ne présente pas "d'hésitation" ou "de fléchissement" et on peut donner aisément le rapport souhaité au mélange d'air et de carburant, même pendant des périodes transitoires, pour obtenir une économie de carburant ?47513i

et la faible densité souhaitée d'émissions. Ces caracté-

ristiques sont montrées sur la figure 12B. Dans ce cas, le retard T., de la chute du débit d'écoulement d'air peut être amené en coïncidence avec le débit d'écoulement de carburant par une commande convenable de l'accroissement du débit d'écoulement de carburant. Dans le cas d'une décélération du moteur, les caractéristiques peuvent être commandées

également de la même manière.

Ainsi qu'il ressort de manière évidente de la comparaison du système classique d'injection de carburant et du système d'injection de carburant selon l'invention, donnant la préférence au carburant, le premier système consomme inutilement du carburant qui n'est pas utilisé pour la propulsion du véhicule, en particulier pendant la décélération, alors que le second système réduit le débit d'écoulement de carburant immédiatement après que le conducteur a relâché l'accélérateur pour provoquer un ralentissement du véhicule. Même dans le cas ou le moteur du véhicule consomme la même quantité de carburant, en régime stable, avec le système d'injection de carburant selon l'invention, donnant la préférence au carburant, et avec le système classique d'alimentation en carburant d'un moteur, le système selon l'invention diminue notablement la consommation globale de carburant lorsque le véhicule accélère et ralentit de manière répétée, par exemple lors de la conduite en ville, et il peut également limiter aisément

les émissions dangereuses de gaz d'échappement.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté sans

sortir du cadre de l'invention.

?4L5137

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Système d'injection de carburant à commande électronique destiné à un moteur (60) à combustion interne à

allumage par étincelle, et conçu pour déterminer préféren-

tiellement le débit d'écoulement de carburant en fonction de la course d'une pédale (15) d'accélérateur et pour déterminer, d'après ce débit de carburant, le débit d'écoulement d'air à fournir au moteur d'après les conditions de fonctionnement dudit moteur, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10) de dosage de carburant destiné à sélectionner une quantité de carburant déchargée en fonction d'une course d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, au moins un injecteur (30) de carburant destiné à injecter ladite quantité de carburant dans le moteur, un dispositif (48a) de détection du débit d'écoulement d'air d'admission, un dispositif de détection du régime du moteur, au moins un capteur (58) de température du moteur ou un capteur (52) de la température de l'air ambiant, un calculateur (50) destiné à recevoir sélectivement les signaux de sortie, indiquant la quantité de carburant déchargée, du dispositif de dosage de carburant, et les signaux de sortie, indiquant le débit d'écoulement d'air réel,,du dispositif de détection du débit d'air d'admission, ainsi que les signaux de sortie desdits capteurs respectifs, afin de calculer une quantité optimale d'air d'alimentation, et un servomécanisme (44) de commande d'un papillon (43) des gaz, destiné à déterminer l'ouverture du papillon des gaz en fonction du signal de sortie du calculateur afin de fournir

au moteur ladite quantité optimale d'air d'alimentation.

2. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le papillon des gaz comporte un capteur (46) destiné à détecter son ouverture et renvoyant au calculateur un signal de réaction représentatif de

l'ouverture de ce papillon.

3. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le servomécanisme (44) de commande du papillon des gaz comporte, comme actionneur, un moteur pas à

pas ou un moteur à courant continu.

4. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dosage de carburant comporte une soupape (12) à tiroir ou une soupape rotative (77) destinée à faire varier l'ouverture, d'un orifice de dosage, chaque soupape comprenant un élément qui délimite une partie d'une ouverture de dosage et un élément associé

destiné à déterminer la section de cette ouverture.

5. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de dosage du dispositif de dosage de carburant est constituée d'un élément à pression constante, du type à gicleur et volet, destiné à maintenir toujours constante la pression de carburant s'exerçant en

aval et en amont de ladite partie de dosage.

6. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dosage de carburant comprend ledit calculateur qui reçoit un signal électrique correspondant à une course d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, le calculateur déterminant alors la quantité de carburant à charger et transmettant le résultat du calcul

à la soupape d'injection de carburant.

7. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dosage de carburant comprend plusieurs électrovannes (NO 1, NO 2) qui sont

commandées conformément à une relation logique pré-

déterminée, l'une par rapport à l'autre, afin de faire varier

la quantité de carburant fournie à l'injecteur.

8. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection du débit d'écoulement d'air d'admission est un capteur d'écoulement d'air destiné à détecter directement la quantité d'air d'admission et à transmettre au calculateur un signal

représentatif de cette quantité.

9. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'écoulement d'air d'admission est déterminé d'après le signal de sortie d'un dispositif de détection qui détecte les pressions régnant en amont et en aval du papillon des gaz, ou bien qui détecte directement la différence de pression entre les côtés amont et aval du

papillon des gaz, et d'après l'ouverture de ce papillon.

10. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur reçoit, comme signal de réaction, un signal indiquant la différence de pression entre les deux côtés du papillon des gaz, le signal de détection du capteur d'écoulement d'air, ou bien le signal d'ouverture du papillon des gaz, afin d'actionner le servomécanisme de commande du papillon des gaz conformément

au résultat calculé et émis.

11. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (18, 19) de limitation de carburant destiné à limiter la quantité de

carburant déchargée, indépendamment de la course d'enfonce-

ment de la pédale d'accélérateur, lorsque le papillon des gaz

est dans une position prédéterminée d'ouverture.

12. Système d'injection selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif limitant la quantité de carburant dosée, indépendamment de la course d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, comprend ledit calculateur (50) qui effectue les calculs sur divers signaux de correction qu'il reçoit et qui limite, à une valeur calculée, la quantité de carburant déchargée par ladite soupape

d'injection de carburant.

13. Système d'injection de carburant à commande électronique destiné à un moteur (60) à combustion interne à allumage par étincelle, ce système déterminant de manière préférentielle le débit d'écoulement de carburant en fonction de la course d'une pédale (15) d'accélérateur et déterminant ensuite, d'après le débit de carburant, le débit d'écoulement d'air à fournir au moteur en fonction des conditions de fonctionnement de ce dernier, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10)- de dosage de carburant destiné à sélectionner une quantité de carburant à décharger en fonction d'une course d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, au moins un injecteur (30) de carburant destiné à injecter ladite quantité de carburant dans le moteur, un dispositif de détection du débit d'écoulement d'air d'admission, un calculateur (50) destiné à recevoir sélectivement les signaux de sortie, indiquant la quantité de

?475131

carburant déchargée, dudit dispositif de dosage de carburant, et les signaux de sortie, indiquant le débit d'écoulement d'air réel, dudit dispositif de détection d'écoulement d'air d'admission, ainsi que des signaux de sortie provenant du dispositif de détection, afin de calculer une quantité optimale d'air d'alimentation, le système comportant également un servomécanisme (44) destiné à déterminer la position d'ouverture d'un papillon des gaz (43) conformément au signal de sortie du calculateur afin de fournir audit

moteur ladite quantité optimale d'air d'alimentation.