EP0370908B1 - Dispositif de commande d'organe d'étranglement pour installation d'alimentation en combustible de moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif de commande d'organe d'étranglement pour installation d'alimentation en combustible de moteur à combustion interne Download PDF

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EP0370908B1
EP0370908B1 EP89403232A EP89403232A EP0370908B1 EP 0370908 B1 EP0370908 B1 EP 0370908B1 EP 89403232 A EP89403232 A EP 89403232A EP 89403232 A EP89403232 A EP 89403232A EP 0370908 B1 EP0370908 B1 EP 0370908B1
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EP
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throttle member
actuator
throttle
opening
driver
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Philippe Wallerand
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Solex SA
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Solex SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/004—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/107—Safety-related aspects

Definitions

  • the invention relates to fuel supply installations for internal combustion engines and, more particularly, to a device for controlling the throttle member of the intake duct for such an installation, with carburetion or especially with injection.
  • the tendency is to replace the control devices with mechanical connection between the throttling member (or throttle valve) and the control pedal by an electrical connection.
  • the replacement of a direct mechanical connection by an electrical circuit comprising an electric actuator for operating the throttle member has the advantage of authorizing in a simple manner corrections which depend on various operating parameters of the engine, for example its speed and / or its temperature.
  • a device for controlling the throttle member of the type comprising a first electrical sensor for copying the position of a member, actuated by the driver against elastic means for returning said member to a position of minimum opening of the 'throttling body; an electric actuator and a second electric sensor linked to the throttle member; an electrical circuit supplying the actuator, receiving the output signals from the sensors and designed to give the throttle member a position which is a function of that of the member actuated by the conductor; and a movable stop for limiting the movement of the throttle member in the opening direction, connected to the member actuated by the driver by means mechanical.
  • the unidirectional link thus formed prevents the throttle valve from opening substantially beyond the position fixed by the driver and transmitted by the first sensor.
  • the invention aims to provide a control device of the above defined type that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it eliminates the above defect while requiring only the implementation simple means.
  • GB-A-2 072 753 discloses a device for controlling a throttle member for a carburetor which incorporates a movable stop.
  • this stop is not intended to limit the movement of the throttling member in the direction of opening, but to limit this movement in the direction of closing.
  • the throttle body is not controlled by an actuator connected to sensors by an electrical circuit.
  • the device according to patent GB-A-2 072 753 is not intended to achieve the result sought by the invention and mentioned above, and would not allow this result to be achieved.
  • the invention provides a device of the type known from DE-A-38 10270, which is characterized in that the actuator acts in the direction of closing the throttle member, against the force d '' an opposing spring which tends to open the throttle member and bring it into contact with the movable stop, the opening moment exerted by the opposing spring being always less than the moment of the elastic return means, and the position rest of the member actuated by the driver is such that it leaves the actuator the possibility of moving the throttle member within a limited range, chosen to correspond to the travel required to regulate the idling speed as a function of the engine load and the forced partial opening during starting and cold running.
  • the electric actuator can move the throttle member only within a limited range, chosen to correspond to the clearance necessary for regulating the idle speed as a function of the engine load, and to the forced partial opening during starting and cold running when the device has no other circuits involved in these situations.
  • the movable stop of the device according to the invention allows the complete opening of the throttle member.
  • FIG. 1 shows an intake duct 10 formed in a body 12 which may be the body of a carburetor.
  • a throttling member 14 constituted by a butterfly fixed on an axis 16 which passes through the duct.
  • this axis is driven by an actuator 18, shown in FIG. 2 in the form of a rotary actuator, not visible in FIG. 1, and it drives the cursor 20 of a position sensor.
  • the position of the throttle member 14 is controlled by displacement of an accelerator pedal 23, which drives the movable member of an electrical position sensor.
  • this sensor is constituted by a potentiometer 24.
  • the cursor 26 of this potentiometer is secured to a finger 28 mounted so as to be able to rotate around the axis 16, driven by the pedal 23 by a cable linkage 30 of conventional type.
  • the potentiometer could however be in another location, for example directly on the axis of rotation of the pedal 23.
  • Elastic return means tend to bring the accelerator pedal 23 to a rest position reached when the pedal is not subjected to the action of the driver.
  • These elastic means comprise, in the illustrated embodiment, at least one spring 31 stretched between the finger 28 and a fixed anchor point whose action is represented by the arrow F1 in Figure 2. It is preferable to provide two springs placed in parallel, to prevent a spring break resulting in the coming of the accelerator pedal in a position causing the opening from the throttle 14
  • an adjustable stop 32 formed in Figure 1 by a support screw, can be provided.
  • the screw 32 shown is mounted in a projection of the tubing and cooperates with a lug 34 belonging to a finger 36 secured to the axis 16 and having another role which will appear later.
  • the output signal from the potentiometer 24 for copying the position of the accelerator pedal 23, the action of which is represented in FIG. 2 by the arrow F0, provides a control signal to a calculation circuit 38 which develops, at from this signal (and, possibly, from temperature ⁇ and speed n signals), as well as from a feedback loop feedback signal supplied by the potentiometer 22, an electrical command applied to the actuator 18.
  • a unidirectional connection is provided between the accelerator pedal 23 and the throttle member 14, in the form of an abutment connection between the fingers 28 and 36.
  • the finger 28 carries a tenon 40 cooperating with a bearing surface 42 provided on the finger 36.
  • the limits of the travel of the finger 28, and therefore of the accelerator pedal 23, are fixed by abutment members. They are constituted, in the case illustrated in Figure 1, by screws 44 and 46 which respectively limit the movement of the finger 28 in the direction of closing and in the direction of opening.
  • the actuator 18 is provided to move the butterfly 14 in the closing direction.
  • the butterfly is biased in the direction of opening by a return spring constituted, in the illustrated embodiment, by a spiral spring 48 interposed between the axis 16 and an anchoring projection 50 on the body 12.
  • the moment exerted by the spring 48 must remain much less than the moment exerted by the spring (s) 31 so that the system moves in the closing direction in the absence of action on the accelerator pedal 23, even if one of the springs 31 is broken.
  • the position of the stops 32 and 44 is such that the electric actuator 18 can slightly vary the position of the throttle member 14, when the accelerator pedal 23 is released, either to adjust the idle speed, in particular by depending on the engine load (for example when an air conditioner is started), or to allow departures in very cold weather (for example down to -40 ° C) which require forced opening of the throttle 14.
  • the abutment pin 40 moves and releases the throttle member 14 which can open under the opposing actions of the actuator 18 and the spring of recall 48 until possibly coming again into contact with the stop lug 40.
  • This opening can be carried out more slowly than in a conventional device using a mechanical linkage, following a strategy stored in the computer 38, which may be of a type known per se.
  • the release of the accelerator pedal 23 mechanically forces the throttle valve to return to a low opening position.
  • the simply adjustable stop 32 minimum opening of the throttle member 14 can be replaced by a movable stop, displaceable by a member sensitive to the temperature of the engine (such as a wax capsule), at speed engine or other parameters.
  • the idle speed regulation function can be performed, not by the actuator 18, but by a second actuator acting on an air circuit bypassing the throttle valve, shown diagrammatically in FIG. 1 by a channel 52.
  • the additional air necessary for the cold start of the engine can also be supplied by such a channel.
  • the stop 44 fixing the minimum open position of the accelerator pedal 23 can, in some of these cases, be eliminated.
  • the sensors 22 and 24 as well as the actuator 18 may be of different types from those which have been shown and, in particular, be of rectilinear rather than circular displacement.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • L'invention concerne les installations d'alimentation en combustible pour moteurs à combustion interne et, plus particulièrement, un dispositif de commande de l'organe d'étranglement du conduit d'admission pour une telle installation, à carburation ou surtout à injection.
  • A l'heure actuelle, la tendance est de remplacer les dispositifs de commande à liaison mécanique entre l'organe d'étranglement (ou papillon des gaz) et la pédale de commande par une liaison électrique.
  • Le remplacement d'une liaison mécanique directe par un circuit électrique comportant un actionneur électrique de manoeuvre de l'organe d'étranglement a l'avantage d'autoriser de façon simple des corrections qui dépendent de divers paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple sa vitesse et/ou sa température. En particulier, il est possible de réguler la position de l'organe d'étranglement lors du fonctionnement au ralenti et d'absorber les à-coups de déplacement de l'organe actionné par le conducteur.
  • Pour éviter de plus qu'en cas de défaillance de l'actionneur l'organe d'étranglement ne risque de rester ouvert alors que la pédale d'accélérateur est relâchée, il a déjà été proposé par DE-A-38 10270, un dispositif de commande de l'organe d'étranglement du type comprenant un premier capteur électrique de recopie de la position d'un organe, actionné par le conducteur à l'encontre de moyens élastiques de rappel dudit organe vers une position d'ouverture minimum de l'organe d'étranglement ; un actionneur électrique et un second capteur électrique liés à l'organe d'étranglement ; un circuit électrique d'alimentation de l'actionneur, recevant les signaux de sortie des capteurs et réalisé pour donner à l'organe d'étranglement une position qui est fonction de celle de l'organe actionné par le conducteur ; et une butée mobile de limitation du mouvement de l'organe d'étranglement dans le sens de l'ouverture, reliée à l'organe actionné par le conducteur par des moyens mécaniques.
  • La liaison unidirectionnelle ainsi constituée interdit au papillon de s'ouvrir sensiblement au-delà de la position fixée par le conducteur et transmise par le premier capteur.
  • Mais rien ne permet le déplacement de l'organe d'étranglement par l'actionneur lors du démarrage et de la marche à froid du moteur, ainsi que pour la régulation du ralenti en fonction de la charge du moteur.
  • L'invention vise à fournir un dispositif de commande du type ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il écarte le défaut ci-dessus tout en n'exigeant que la mise en oeuvre de moyens simples.
  • Par ailleurs, on connait par GB-A-2 072 753, un dispositif de commande d'organe d'étranglement pour carburateur qui incorpore une butée mobile. Mais cette butée n'est pas prévue pour limiter le mouvement de l'organe d'étranglement dans le sens de l'ouverture, mais pour limiter ce mouvement dans le sens de la fermeture. L'organe d'étranglement n'est pas commandé par un actionneur relié à des capteurs par un circuit électrique. Le dispositif suivant le brevet GB-A-2 072 753 n'est pas prévu pour atteindre le résultat recherché par l'invention et rappelé plus haut, et ne permettrait pas d'atteindre ce résultat.
  • A cet effet, l'invention propose un dispositif du type connu par DE-A-38 10270, qui se caractérise en ce que l'actionneur agit dans le sens de la fermeture de l'organe d'étranglement, contre l'effort d'un ressort antagoniste qui tend à ouvrir l'organe d'étranglement et à l'amener en contact avec la butée mobile, le moment d'ouverture exercé par le ressort antagoniste étant toujours inférieur au moment des moyens élastiques de rappel, et la position de repos de l'organe actionné par le conducteur est telle qu'elle laisse à l'actionneur la possibilité de déplacer l'organe d'étranglement dans une plage restreinte, choisie pour correspondre au débattement nécessaire à la régulation du ralenti en fonction de la charge du moteur et à l'ouverture partielle forcée lors du démarrage et de la marche à froid.
  • L'effet de l'organe actionné par le conducteur est en conséquence toujours prioritaire dans le sens de la fermeture, ce qui est un élément de sécurité.
  • Le choix de ces sens d'action apporte des avantages.
    • en cas de panne se traduisant par la disparition du signal électrique de commande de l'actionneur, l'organe d'étranglement n'en suit pas moins la position de la pédale d'accélérateur, permettant ainsi au conducteur de rejoindre une station de dépannage ;
    • si une surtension est appliquée à l'actionneur pour une raison quelconque, l'organe d'étranglement se trouve simplement plaqué sur la butée fixant l'ouverture minimale.
  • Lorsque l'organe actionné par le conducteur est relâché, l'actionneur électrique ne peut déplacer l'organe d'étranglement que dans une plage restreinte, choisie pour correspondre au débattement nécessaire à la régulation du ralenti en fonction de la charge du moteur, et à l'ouverture partielle forcée lors du démarrage et de la marche à froid lorsque le dispositif est démuni d'autres circuits intervenant dans ces situations. Lorsque, au contraire, l'organe actionné par le conducteur est enfoncé complètement, la butée mobile du dispositif suivant l'invention autorise l'ouverture complète de l'organe d'étranglement.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
    • la Figure 1 est un schéma en élévation et en coupe partielle d'une fraction du conduit d'admission d'un moteur et du dispositif de commande ;
    • la Figure 2 est un schéma en perspective destiné à montrer la répartition des composants du dispositif, ceux des composants qui sont solidaires de l'organe d'étranglement étant représentés en traits épais.
  • La Figure 1 montre un conduit d'admission 10 ménagé dans un corps 12 qui peut être le corps d'un carburateur. Dans ce conduit d'admission est disposé un organe d'étranglement 14 constitué par un papillon fixé sur un axe 16 qui traverse le conduit. De façon en elle-même connue, cet axe est entraîné par un actionneur 18, représenté sur la Figure 2 sous forme d'un actionneur rotatif, non visible sur la Figure 1, et il entraîne le curseur 20 d'un capteur de position de l'organe d'étranglement 14, représenté sous forme d'un potentiomètre rotatif 22.
  • La position de l'organe d'étranglement 14 est commandée par déplacement d'une pédale 23 d'accélérateur, qui entraîne l'organe mobile d'un capteur électrique de position. Sur les Figures 1 et 2, ce capteur est constitué par un potentiomètre 24. Dans le cas illustré, le curseur 26 de ce potentiomètre est solidaire d'un doigt 28 monté de façon à pouvoir tourner autour de l'axe 16, entraîné par la pédale 23 par une tringlerie à câble 30 de type classique. Le potentiomètre pourrait cependant être à un autre emplacement, par exemple directement sur l'axe de rotation de la pédale 23.
  • Des moyens de rappel élastiques tendent à ramener la pédale d'accélérateur 23 vers une position de repos atteinte lorsque la pédale n'est pas soumise à l'action du conducteur. Ces moyens élastiques comportent, dans le mode de réalisation illustré, au moins un ressort 31 tendu entre le doigt 28 et un point d'ancrage fixe dont l'action est représentée par la flèche F1 sur la Figure 2. Il est préférable de prévoir deux ressorts placés en parallèle, pour éviter qu'une rupture de ressort ne se traduise par la venue de la pédale d'accélérateur dans une position provoquant l'ouverture de l'organe d'étranglement 14
  • Pour éviter le coincement de l'organe d'étranglement 14 en position de pleine fermeture, une butée réglable 32, constituée sur la Figure 1 par une vis d'appui, peut être prévue. La vis 32 représentée est montée dans une saillie de la tubulure et coopère avec un ergot 34 appartenant à un doigt 36 solidaire de l'axe 16 et ayant un autre rôle qui apparaîtra plus loin.
  • Le signal de sortie du potentiomètre 24 de recopie de la position de la pédale d'accélérateur 23, dont l'action est représentée sur la Figure 2 par la flèche F0, fournit un signal de commande à un circuit de calcul 38 qui élabore, à partir de ce signal (et, éventuellement, de signaux de température ϑ et de vitesse n), ainsi que d'un signal de retour de boucle d'asservissement fourni par le potentiomètre 22, une commande électrique appliquée à l'actionneur 18.
  • Dans le mode de réalisation de l'invention montré en Figures 1 et 2, une liaison unidirectionnelle est prévue entre la pédale d'accélérateur 23 et l'organe d'étranglement 14, sous forme d'une liaison de butée entre les doigts 28 et 36. Dans ce but, le doigt 28 porte un tenon 40 coopérant avec une surface d'appui 42 prévue sur le doigt 36.
  • Les limites du débattement du doigt 28, et donc de la pédale d'accélérateur 23, sont fixées par des organes de butée. Ils sont constitués, dans le cas illustré sur la Figure 1, par des vis 44 et 46 qui limitent respectivement le débattement du doigt 28 dans le sens de la fermeture et dans le sens de l'ouverture.
  • L'actionneur 18 est prévu pour déplacer le papillon 14 dans le sens de la fermeture. Le papillon est sollicité dans le sens de l'ouverture par un ressort de rappel constitué, dans le mode de réalisation illustré, par un ressort spirale 48 interposé entre l'axe 16 et une saillie d'ancrage 50 sur le corps 12. Le moment exercé par le ressort 48 doit rester largement inférieur au moment exercé par le (ou les) ressort 31 afin que le système se déplace dans le sens de la fermeture en l'absence d'action sur la pédale d'accélérateur 23, même si l'un des ressorts 31 est cassé. La position des butées 32 et 44 est telle que l'actionneur électrique 18 puisse faire varier légèrement la position de l'organe d'étranglement 14, lorsque la pédale d'accélérateur 23 est relâchée, soit pour régler le régime de ralenti, notamment en fonction de la charge du moteur (par exemple lorsqu'un climatiseur est mis en route), soit pour permettre les départs par grand froid (par exemple jusqu'à -40°C) qui exigent une ouverture forcée de l'organe d'étranglement 14.
  • Lorsqu'on actionne la pédale d'accélérateur 23 légèrement à partir du repos, le tenon de butée 40 se déplace et libère l'organe d'étranglement 14 qui peut s'ouvrir sous les actions antagonistes de l'actionneur 18 et du ressort de rappel 48 jusqu'à venir, éventuellement, de nouveau en contact avec l'ergot de butée 40. Cette ouverture peut s'effectuer plus lentement que dans un dispositif classique utilisant une tringlerie mécanique, en suivant une stratégie mémorisée dans le calculateur 38, qui peut être de type connu en lui-même.
  • Lors d'une décélération, et notamment lorsque le conducteur souhaite faire agir le moteur en frein, le fait de relâcher la pédale d'accélérateur 23 contraint mécaniquement le papillon à revenir vers une position d'ouverture faible.
  • L'invention ne se limite pas au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit. De nombreuses variantes sont possibles. Par exemple, la butée simplement ajustable 32 d'ouverture minimale de l'organe d'étranglement 14 peut être remplacée par une butée mobile, déplaçable par un organe sensible à la température du moteur (tel qu'une capsule à cire), au régime du moteur ou d'autres paramètres. La fonction de régulation du régime de ralenti peut être assurée, non pas par l'actionneur 18, mais par un second actionneur agissant sur un circuit d'air contournant le papillon, schématisé sur la Figure 1 par un canal 52. L'air additionnel nécessaire au départ à froid du moteur peut être lui aussi fourni par un tel canal. La butée 44 fixant la position d'ouverture minimale de la pédale d'accélérateur 23 peut, dans certains de ces cas, être supprimée. Enfin, les capteurs 22 et 24 ainsi que l'actionneur 18 peuvent être de types différents de ceux qui ont été représentés et, en particulier, être à déplacement rectiligne plutôt que circulaire.

Claims (3)

  1. Dispositif de commande de l'organe d'étranglement (14) du conduit d'admission (10) pour installation d'alimentation en combustible de moteur à combustion interne, comprenant : un premier capteur électrique (24) de recopie de la position d'un organe (23), actionné par le conducteur à l'encontre de moyens élastiques (31) de rappel dudit organe (23) vers une position d'ouverture minimum de l'organe d'étranglement (14) ; un actionneur électrique (18) et un second capteur électrique (22) liés à l'organe d'étranglement (14) ; un circuit électrique (38) d'alimentation de l'actionneur (18), recevant les signaux de sortie des capteurs (24, 22) et réalisé pour donner à l'organe d'étranglement (14) une position qui est fonction de celle de l'organe (23) actionné par le conducteur ; et une butée mobile (40) de limitation du mouvement de l'organe d'étranglement (14) dans le sens de l'ouverture, reliée à l'organe (23) actionné par le conducteur par des moyens mécaniques (28, 30),
    caractérisé en ce que l'actionneur (18) agit dans le sens de la fermeture dudit organe d'étranglement (14), contre l'effort d'un ressort antagoniste (48) qui tend à ouvrir l'organe d'étranglement (14) et à l'amener en contact avec la butée mobile (40), le moment d'ouverture exercé par le ressort antagoniste (48) étant toujours inférieur au moment desdits moyens élastiques (31) de rappel, et en ce que la position de repos dudit organe (23) actionné par le conducteur est telle qu'elle laisse à l'actionneur (18) la possibilité de déplacer l'organe d'étranglement (14) dans une plage restreinte, choisie pour correspondre au débattement nécessaire à la régulation du ralenti en fonction de la charge du moteur et à l'ouverture partielle forcée lors du démarrage et de la marche à froid.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (31) sont reliés à un ensemble rotatif autour de l'axe (16) d'un papillon (14) constituant l'organe d'étranglement et comprenant un doigt (28) portant un tenon (40) constituant la butée mobile et un organe de commande (26) du premier capteur (24).
  3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les capteurs (22, 24) sont constitués par des potentiomètres.
EP89403232A 1988-11-25 1989-11-22 Dispositif de commande d'organe d'étranglement pour installation d'alimentation en combustible de moteur à combustion interne Expired - Lifetime EP0370908B1 (fr)

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