FR2459885A1

FR2459885A1 - Systeme pour une commande a retro-action du rapport air/carburant dans un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2459885A1
Application number: FR8013789A
Authority: FR
Inventors: Kenji Masaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-01-16
Also published as: GB2054211A; DE3023429A1; GB2054211B; US4337746A; DE3023429C2; JPS562548A

Abstract

SYSTEME POUR UNE COMMANDE A RETRO-ACTION DU RAPPORT AIRCARBURANT DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. LE SYSTEME DE COMMANDE COMPREND DEUX DETECTEURS 86, 90 DE RAPPORT AIRCARBURANT SENSIBLES A L'OXYGENE QUI SONT DU TYPE CELLULE A CONCENTRATION COMPORTANT UNE COUCHE D'ELECTROLYTE SOLIDE POURVUE DE DEUX COUCHES FORMANT ELECTRODE ET QUI SONT DISPOSES TOUS DEUX DANS UN PASSAGE DE GAZ D'ECHAPPEMENT DANS LA MEME SECTION. LE PREMIER DETECTEUR EST ALIMENTE AVEC UN COURANT CONTINU CONSTANT, DE MANIERE QUE LES IONS OXYGENE MIGRENT A TRAVERS LA COUCHE D'ELECTROLYTE SOLIDE ET CE DETECTEUR PRESENTE UNE CARACTERISTIQUE DE SORTIE INCLINEE QUAND UN MELANGE PAUVRE OU UN MELANGE RICHE EST FOURNI AU MOTEUR, CELA EN FONCTION DE LA DIRECTION DU COURANT D'IONS. LE SECOND DETECTEUR PRESENTE UNE CARACTERISTIQUE DE SORTIE DU TYPE TOUT OU RIEN ET PEUT EFFECTUER UNE DISCRIMINATION ENTRE UN MELANGE PAUVRE ET UN MELANGE RICHE. UN CIRCUIT DE COMMANDE 84 DESTINE A EMETTRE UN SIGNAL DE COMMANDE D'ALIMENTATION EN CARBURANT EN SE BASANT SUR LA SORTIE DU PREMIER DETECTEUR COMPREND UN MOYEN DE DISCRIMINATION 92 POUR VERIFIER SI LA SORTIE DU PREMIER DETECTEUR EST REELLEMENT DUE A LA CARACTERISTIQUE DE SORTIE INCLINEE, CETTE VERIFICATION ETANT EFFECTUEE EN REFERENCE A LA SORTIE DU SECOND DETECTEUR.

Description

Système pour une commande à rétro-action du rapport

air/carburant dans un moteur à combustion interne.

La présente invention concerne un système de commande à rétro-action pour commander avec précision le rapport air/ carburant d'un mélange aircarburant devant être bralé dans un moteur à combustion interne en utilisant un détecteur de gaz

qui est sensible à un constituant spécifique du gaz d'échap-

pement déchargé du moteur et qui peut fournir un signal de rétro-action indiquant le rapport réel air/carburant du mélange

fourni au moteur.

On va décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique et en coupe d'un détecteur d'oxygène classique;

la figure 2 montre la caractéristique de sortie du détec-

teur d'oxygène de la figure 1 quand celui-ci est utilisé dans le gaz d'échappement d'un moteur; la figure 3 est une représentation schématique d'un système classique de commande de rapport air/carburant pour un moteur à combustion interne; la figure 4 montre schématiquement et en coupe une structure fondamentale d'un détecteur de rapport air/carburant sensible à l'oxygène et utilisé dans la présente invention; la figure 5 est une représentation schématique de la façon d'utiliser le détecteur de la figure 4; la figure 6 montre les caractéristiques de sortie du détecteur de la figure 4 quand celui-ci est utilisé dans des gaz d'échappement de moteur; la figure 7 est un schéma synoptique d'un système de commande de rapport air/carburant selon la présente invention; la figure 8 est un schéma synoptique montrant une variante du système de la figure 7; la figure 9 est une représentation schématique et en coupe des systèmes d'admission et d'échappement d'un moteur à essence muni d'un système de commande de rapport air/carburant selon la présente invention; et la figure 10 montre une modification mineure apportée au

système d'admission et d'échappement de la figure 9.

En ce qui concerne les moteurs à combustion interne, particulièrement les moteurs d'automobile, une des techniques importantes misesau point récemment consiste à effectuer une commande à rétro-action du débit de l'alimentation en carburant en utilisant un détecteur de gaz d'échappement qui est sensible à un constituant spécifique des gaz d'échappement et fournit un signal électrique indiquant le rapport air/carburant d'un mélange fourni au moteur, cela pour que le moteur fonctionne avec un mélange air-carburant présentant un rapport de mélange commandé avec précision de manière que les gaz d'échappement

puissent être purifiés de façon satisfaisante et que le rende-

ment du moteur soit augmenté. Cette technique a déjà trouvé une utilisation pratique et a été appliquée à la fois aux

carburateur et aux injecteurs de carburant commandés électro-

niquement. Comme détecteurs de gaz d'échappement du type mentionné cidessus, on a utilisé presque exclusivement un détecteur d'oxygène du type cellule à concentration d'oxygène constitué

fondamentalement par une couche d'un électrolyte solide conduc-

teur de l'ion oxygène, comme par exemple l'oxyde de zirconium

stabilisé avec de l'oxyde de calcium, et deux couches consti-

tuant des électrodes et formées respectivement sur les deux côtés opposés de la couche d'électrolyte solide. Comme on peut le voir sur la figure 1, la couche d'électrolyte solide d'un

détecteur pratique 10 d'oxygène de ce type se présente habituel-

lement sous la forme d'un tube 12 dont une extrémité est fermée.

Une couche 16 formant électrode de mesure, habituellement en platine, devant être exposée à un échantillon gazeux, est formée sur le côté extérieure du tube 12 de manière à présenter une structure poreuse perméable au gaz, et une couche 14 formant électrode de référence, poreuse et perméable au gaz, et formée sur l'intérieur du tube 12. Un gaz contenant de l'oxygène, par exemple de l'air, est introduit à l'intérieur du tube 12 d'électrolyte solide de manière à établir une pression partielle d'oxygène de référence sur le côté électrode de référence de la couche 12 d'électrolyte solide. Ce détecteur d'oxygène 10 engendre une force électromotrice lorsqu'il existe une différence entre la pression partielle d'oxygène de référence et une pression partielle d'oxygène sur le côté électrode de mesure

de la couche 12 d'électrolyte solide. Cette force électro-

motrice est mesurée entre deux bornes de sortie 15 et 17 sous la forme d'un signal indiquant la concentration en oxygène

de l'échantillon gazeux.

Quand ce détecteur d'oxygène 10 est fixé à un tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne de sorte que la couche 16 formant électrode de mesure se trouve exposée aux gaz d'échappement tandis que la couche 14 formant électrode de référence est exposée à l'air atmosphérique, la valeur de la force électromotrice engendrée par le détecteur 10 est indicative du rapport air/carburant d'un mélange fourni au moteur mais n'est pas proportionnelle à ce rapport air/carburant. Comme on

peut le voir sur la figure 2, la tension de sortie de ce détec-

teur 10 reste en fait constamment en un niveau maxiral élevé ou niveau haut pendant que le rapport air/carburant est inférieur au rapport stoechiométrique (environ 14,7 pour un mélange air-essence), c'est-à-dire quand un mélange riche est fourni au moteur et, par contre, reste en fait constamment à un niveau minimal faible ou niveau bas pendant que le rapport air/carburant est inférieur au rapport stoechiométrique, c'est-àdire quand un mélange pauvre est fourni au moteur. Mais, une variation importante et brusque se produit dans le niveau de la tension de sortie lorsque la variation du rapport air/carburant passe par le rapport stoechiométrique. Par conséquent, dans les gaz d'échappement, ce détecteur 10 présente une caractéristique de sortie tout ou rien. En ce qui concerne la détection des valeurs de rapport air/ carburant, ce détecteur 10 donne, en fait, une information

exacte uniquement en un point, à savoir le point stoechio-

métrique. Quand le rapport air/carburant s'éloigne du rapport stoechiométrique, il est possible de savoir que le rapport air/carburant s'éloigne du côté riche si la tension de sortie du détecteur est supérieure à une certaine tension de référence (0,5 volt sur la figure 2) et vers le côté pauvre si cette tension de sortie est inférieure à la tension de référence, mais il est impossible d'obtenir des valeurs numériques de rapport air/carburant non stoechiométrique à partir du signal

de sortie de ce détecteur 10.

Par conséquent, l'utilisation d'un détecteur d'oxygène du type décrit cidessus dans la commande à rétro-action du débit de l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne est limitée uniquement au cas o le but de la camnande est de maintenir un rapport air/carburant stoechiométrique ou un rapport air/carburant à peu près stoechiométrique. Un exemple pratique d'un tel cas est un système de commande de moteur comprenant un convertisseur catalytique contenant un catalyseur dit à tripe effet qui peut catalyser à la fois la réduction de NOx et l'oxydation de Co et HC (hydrocarburesnon brûlX et présente les rendements de conversion les plus élevés dans un

gaz d'échappement produit par combustion d'un mélange stoechio-

métrique air/carburant.

La figure 3 montre un système classique de commande de moteur automobile qui utilise un catalyseur à triple effet et comprend un système de commande de débit d'alimentation en carburant du type à rétro-action. La référence 20 désigne une partie principale d'un moteur à essence. Un passage d'admission 22 s'étendant depuis un filtre d'air 24 est pourvu d'un détecteur

26 de débit d'air dans une section située en amont d'un papil-

lon 28 et de valves3O d'injection de carburant dans une section voisine des chambres de combustion du moteur 20. Un circuit de commande 32 reçoit le signal de sortie du détecteur 26 de débit d'air en même temps qu'un signal Sr de vitesse de moteur et un signal St de température d'air et fournit un signal de commande aux valves 30 d'injection de carburant pour assurer un débit optimal d'alimentation en carburant déterminé sur la base des informations données par les signaux d'entrée. Un passage d'échappement 34 est pourvu d'un convertisseur catalytique 36 contenant un catalyseur à triple effet, et un détecteur 38 d'oxygène, du type représenté sur la figure 1, est monté dans le passage d'échappement 34 dans une section située en amont du convertisseur 36 de manière à fournir son signal de sortie au circuit de commande 32. Dans ce système, le but de la commande du débit d'alimentation en carburant est de maintenir le rapport stoechiométrique air/carburant de manière à permettre ainsi au catalyseur à triple effet de présenterses meilleures possibilités et le signal de sortie du détecteur 34 d'oxygène sert de signal de rétro-action indiquant de façon précise si le rappo-rt stoechiométrique air/carburant est oui ou non réalisé. Quand ce signal de rétro-action indique un écart entre le rapport air/ carburant et le rapport stoechiométrique, le circuit de com- mande 32 effectue une opération de modulation du signal de commande devant être fourni aux valves 30 d'injection de carburant de façon à corriger le rapport réel air/carburant pour qu'il soit égal au rapport stoechiométrique recherché, le circuit de commande 32 continuant cette opération jusqu'à ce que le signal de sortie du détecteur 38 d'oxygène indique le rapport stoechiométrique. Un détecteur d'oxygène du type représenté sur la figure 1 joue donc un rôle important dans le

système de commande de la figure 3.

Toutefois, dans l'industrie automobile courante, l'uti-

lisation d'un catalyseur à triple effet n'est utilisée que dans

une mesure limitée, car il est nécessaire que ce cataly-

seur comprenne du rhodium qui est une matière coûteuse et que l'on ne peut guère songer produire aussi abondamment qu'il le faudrait. Le procédé le plus utilisé pour purifier les gaz d'échappement est l'utilisation d'un catalyseur d'oxydation en combinaison avec certaines dispostions prises pour réduire l'émission de NOx, comme par exemple le recyclage d'une partie des gaz d'échappement. Dans le cas o l'on utilise un catalyseur d'oxydation, il est courant d'alimenter le moteur avec un mélange considérablement riche, par exemple d'environ 13,5 en terme de rapport air/carburant. Dans ce cas, il est impossible de construire un système de commande à rétro-action de rapport air/carburant en utilisant le détecteur d'oxygène 10 de la figure 1 car,comme on peut le voir sur la figure 2, la tension de sortie de ce détecteur dans les gaz d'échappement reste en fait constamment à un niveau maximal élevé, que le rapport air/ carburant soit égal à 13,5 ou qu'il s'en éloigne considérablement, par exemple d'environ 1,0 soit au-dessus, soit au-dessous. Ce détecteur 10 d'oxygène ne peut pas non plus être appliqué à un système d'admission et d'échappement de moteur comprenant un réacteur thermique,quoi qu'un réacteur thermique ne soit guère

utilisé en raison de son inaptitude aux économies de carburant.

Dans le cas o l'on utilise un réacteur thermique, il est courant d'avoir recours à un mélange très riche, par exemple environ 12,5 en terme de rapport air/carburant. Comme on peut le voir sur la figure 2, le détecteur 10 d'oxygène ne donne aucune information en ce qui concerne les valeurs numériques

du rapport air/carburant d'un tel mélange riche.

Dans les systèmes d'admission et d'échappement de moteur utilisant soit un convertisseur catalytique contenant un catalyseur d'oxydation, soit un réacteur thermique, il est courant d'introduire de l'air secondaire dans le système d'échappement pour permettre une oxydation complète de grande quantité de CO et HC des gaz d'échappement dans le convertisseur catalytique ou le réacteur. La quantité d'air secondaire est

régulée de telle sorte que le gaz d'échappement dilué corres-

pond à un gaz d'échappement produit par combustion d'un mélange aircarburant présentant un rapport air/carburant d'environ

16,5, ce qui permet d'atteindre le meilleur rendement de puri-

fication des gaz d'échappement. Quand le détecteur 10 d'oxygène est disposé dans le gaz d'échappement ainsi dilué, la sortie du détecteur d'oxygène reste constamment à un niveau bas comme on peut le voir sur la figure 2 et, par conséquent, ne peut être utilisée pour une détection numérique du rapport air/ carburant. On a cherché à effectuer une commande à rétro-action du rapport air/carburant dans des systèmes de moteur qui utilisent le système à catalyseur d'oxydation auquel on a le plus recours, mais,jusqu'à maintenant, cette recherche n'a pu être satisfaite car il n'existe aucun détecteur pratique de gaz d'échappement au moyen duquel on puisse détecter de façon précise des valeurs

de rapport air/carburant différentes du rapport stoechiométrique.

Par conséquent, un travail immense a été consacré à la mise au point de convertisseurs catalytiques à catalyseur d'oxydation

plus efficace et plus durable ainsi que de dispositifs d'alimen-

tation à carburant devant être combinés avec de tels convertis-

seurs catalytiques sur les divers modèles des automobiles récemment fabriquées. Des efforts particulièrement importants

ont été orientés vers la mise au point de dispositifs d'alimen-

tation en carburant dont les caractéristiques de proportion-

nement air-carburant sont mieux adaptées aux récents moteurs et systèmes à catalyseurs d'oxydation, car non seulement le

rendement et la purification des gaz d'échappement, mais éga-

lement les rendements mécaniques et thermiques du moteur, se trouvent considérablement influencés par le degré de cette adaptation. De plus, une production en série des dispositifs

récents d'alimentation en carburant et des parties constitu-

tives principales de ces dispositifs est exécutée sous un contrôle de qualité extrêmement stricte pour réduire à un minimum les différences ou performances entre les produits 1o individuels. Bien entendu, ces efforts ont augmenté d'une façon inévitable et dans de grandes proportions, le prix de revient. Néanmoins, il existe une limite à l'amélioration de l'économie en carburant des automobiles utilisant>,soit un catalyseur d'oxydation, soit un réacteur thermiqueen raison de l'impossibilité d'effectuer une commande à rétro-action du rapport air/carburant. C'est pourquoi il existe une vive demande

pour une nouvelle technique de détection des gaz pouvant permet-

tre de détecter avec précision des valeurs de rapport air/ carburant non stoechiométriques. A ce sujet, la demande de brevet US no 28 747 déposée le 10 avril 1979 propose de détecter des valeurs de rapport air/carburant, soit d'un mélange pauvre, soit d'un mélange riche alimentant un moteur au moyen d'un dispositif perfectionné de détection d'oxygène qui est un type

modifié de cellule à concentration et qui présente une carac-

téristique de sortie souhaitable lorsqu'il est disposé dans un

gaz d'échappement et est alimenté avec un courant continu cons-

tant d'une intensité adéquate. On va décrire la structure et le fonctionnement de ce dispositif sensible à l'oxygène en se

référant aux figures 4 à 6.

Un élément 50 sensible à l'oxydation et: représenté sur la figure 4 comporte un substrat céramique 52, par exemple en

alumineret une couche 54 microscopiquement poreuse d'un électro-

lyte solide conducteur de l'ion oxygène, comme par exemple ZrO2 stabilisé avec Y203,et forméesur l'une des faces du substrat

52. Une couche de platine 56 formant électrode (que l'on appel-

lera par la suite couche-électrode de mesure) est formée sur la face extérieure de la couche 54 d'électrolyte solide. Cette couche-électrode 56 a une structure poreuse perméable auxgaz de sorte qu'un gaz soumis à une mesure non seulement vient en contact avec la surface extérieure de cette couche 56, mais diffuse également dans la couche d' électrolyte solide. Une;

autre couche de platine 58 formant électrode (que l'on appel-

lera couche-électrode de référence)- est formée sur l'autre face de la couche 54 d'électrolyte solide de manière à se trouver entre le substrat 52 et la couche 54 d'électrolyte solide et à être protégée complètement, de façon macroscopique, contre l'atmosphère environnante par le substrat 52 et la couche 54. On comprendra que les trois couches 54, 56 et 58

constituent une cellule à concentration d'oxygène. Habituel-

lement, chacune des trois couches 54, 56, 58 est formée d'une

mince couche analogue à une pellicule. Un élément 60 de chauf-

fage électrique est noyé dans le substrat 52, car la cellule à concentration ne fonctionne pas efficacement si elle n'est pas maintenue à une température suffisamment élevée. La référence 62 désigne des conducteurs destinés à fournir un courant de chauffage à l'élément 60 de chauffage et les références 64 et 66 désignent des conducteurs fixés respectivement aux deux

couches-électrodes 56 et 58.

Pour détecter le rapport de mélange d'un mélange air-

carburant soumis à une combustion dans un moteur à combustion

interne, on dispose l'élément 50 sensible à l'oxygène entiè-

rement dans les gaz d'échappement et, au lieu d'utiliser une source d'oxygène de référence, telle que l'air, on relie une source 70 d'alimentation en courant continu auxconducteuxs64 et 66, c'est-à-dire aux deux couches-électrodes 56 et 58 de cet élément, comme représenté sur la figure 5, pour qu'un courant continu constant d'une intensité adéquate (par exemple 3-10 JA) traverse la couche 54 d'électrolyte solide entre les deux couches-électrodes 56 et 58. Sur la figure 5, la référence 72 désigne une résistance variable destinée à régler l'intensité du courant. L'application d'un courant électrique à l'élément

sensible à l'oxygène a pour but d'établir une pression partiel-

le d'oxygène de référence à l'interface entre la couche-élec-

trode 58 de référence et la couche 54 d'électrolyte solide, tandis que la couche-électrode 56 de mesure est directement exposée auggaz d'échappement. Les conducteurs 64 et 66 sont reliés également aux bornes de sortie 76 o est mesurée une force électromotrice engendrée en travers de la couche 54 d'électrolyte solide entre les deux couches-électrodes 56 et 58. L'amplitude de cette force électromotrice dépend du rapport air/carburant du mélange air-carburant soumis à une combustion et cette dépendance est déterminée fondamentalement par le sens de circulation du courant fourni à l'élément sensible à l'oxygène. Sur la figure 5, on voit que l'on utilise un commutateur 74 bipolaire à double direction pour relier la source 70 de courant continu à l'élément 50 sensible à l'oxygène et que l'on a représenté un cas dans lequel les couches- électrodes de mesure et de référence 56 et 58 sont reliées respectivement aux bornes positives et négatives de l'alimentation 70 de courant continu en utilisant les contacts 74a et 74b du commutateur 74 de manière que le courant circule

à travers la couche 54 d'électrolyte solide depuis la couche-

électrode 56 de mesure vers la couche-électrode 58 de référence.

Du fait que la couche-électrode 56 est constituée par du platine qui agit comme catalyseur, CO et HC présents dans les gaz d'échappement subissent des réactions d'oxydation à la surface de cette couche-électrode 56 avec une consommation de l'oxygène contenu dans le gaz d'échappement. A l'endroit de la couche-électrode 58 de référence, laquelle est reliée à la borne négative de la source d'alimentation 70, l'oxygène gazeux présent dans les gaz d'échappement et qui diffuse jusqu'à cette couche- électrode 58 à travers la couche poreuse 54 d'électrolyte solide a tendance à une ionisation suivie par une circulation des ions oxygène vers la couche-électrode 56 de

mesure.

Quand un mélange air-carburant riche est fourni au moteur, l'ionisation de l'oxygène à l'endroit de la couche-électrode 58 de référence est presque négligeable, car l'oxygène contenu en

petite quantité par le gaz d'échappement est presque entiè-

rement consommé dans les réactions d'oxydation à la surface de la couche 56 d'électrode de mesure. Par conséquent, une pression partielle d'oxygène sur le côté référence de la couche 54 d'électrolyte solide ne diffère pas notablement de la pression partielle d'oxygène sur le côté mesure, de sorte que la tension de sortie de l'élément 50 devient très faible et ne varie pas de façon importante, même si des variations se

produisent dans le rapport air/carburant du mélange riche.

Quand le rapport air/carburant augmente au-dessus du rapport stoechiométrique, la consommation d'oxygène dans les réactions d'oxydation devient infime en raison d'une grande diminution de la quantité totale de CO et de HC dans les gaz d'échappement, tandis que l'ionisation de l'oxygène à l'endroit de la couche-électrode 58 de référence devient importante.Par conséquent, l'élément 50 sensible à l'oxygène produit une

tension de sortie maximale élevée quand le rapport air/car-

burant est légèrement supérieur au rapport stoechiométrique.

Au fur et à mesure que le rapport air/carburant du mélange (qui est maintenant un mélange pauvre) augmente, la pression partielle d'oxygène à l'endroit de la couche-électrode 58 de référence augmente progressivement et se rapproche de la pression partielle d'oxygène des gaz d'échappement en raison d'une allure de diffusion croissante de l'oxygène gazeux à travers la couche d'électrolyte solide en direction de la coucheélectrode 58 de référence. Par conséquent, la tension de sortie de l'élément 50 accuse une diminution progressive au fur et à mesure que le rapport air/carburant augmente, comme représenté par la courbe A sur la figure 6.En d'autres termes, cet élément 50 présente une caractéristique de sortie inclinée quand il est disposé dans des gaz d'échappement engendrés à partir d'un mélange pauvre avec un courant continu constant d'intensité adéquate circulant de la couche-électrode 56 de

mesure en direction de la couche-électrode 58 de référence.

Toutefois, si l'intensité du courant dépasse une certaine valeur critique (par exemple environ 15 uA), la tension de sortie de cet élément 50 reste constamment à un niveau haut, bien que le rapport air/carburant varie1 mais reste supérieure au rapport stoechiométrique en raison de l'allure de rendement

accru de l'ionisation de l'oxygène à l'endroit de la couche-

électrode 58 de référence. L'élément 50 sensible à l'oxygène présente alors une caractéristique de sortie du type tout ou rien et devient utile pour la détection du rapport air/carburant stoechiométrique. Quand les couches-électrodes de mesure et de référence 56 et 58 de l'élément 50 sont reliées respectivement aux bornes négatives et positives de la source 70 de courant continu par utilisation des contacts 74c et 74d du commutateur 74 de manière qu'un courant constant d'intensité adéquate circule à travers la couche 54 d'électrolyte solide à partir du côté référence en direction du côté mesure, l'élément 50 disposé dans les gaz d'échappement présente une caractéristique de sortie inclinée comme représenté par la courbe B de la

figure 6 en raison du phénomène ci-après.

Dans le présent cas, l'ionisation de l'oxygène se produit

à l'endroit de la couche-électrode 56 de mesure, cette ioni-

sationétant suivie par une circulation d'ions oxygène en direc-

tion de la couche - électrode 58 de référence. Quand un mélange pauvre est fourni au moteur, la tension de sortie de l'élément sensible à l'oxygène reste presque constamment à un niveau

très bas car, dans ces conditions, la pression partielle d'oxy-

gène sur le côté référence de la couche 54 d'électrolyte solide est déterminée principalement par une diffusion de l'oxygène gazeux à travers la couche 54 d'électrolyte solide et devient presque égale à la pression partielle de l'oxygène dans les gaz d'échappement. Quand le rapport air/carburant devient inférieur au rapport stoechiométrique, la consommation d'oxygène

dans les réactions d'oxydation à la surface de la couche-

électrode 56 de mesure devient importante et se traduit par une diminution de la pression partielle d'oxygène à l'endroit de cette couche- électrode 56 et augmente la tension de sortie jusqu'a un niveau maximal élevé. A mesure que le rapport air/carburant diminue, la pression partielle d'oxygène à l'endroit de la couche-électrode 58 de référence diminue progressivement en raison de la diffusion fortement

décroissante de l'oxygène gazeux en direction de cette couche-

électrode 58, ce qui fait que la tension de sortie de l'élément

accuse une diminution graduelle.

=35 Toutefois, si on fait en sorte que l'intensité du courant soit supérieure à une certaine valeur critique, la tension de sortie reste constamment à un niveau maximal élevé, tandis que le rapport air/carburant varie mais reste inférieur au rapport stoechiométrique. Il est donc possible d'obtenir que l'élément 50 sensible à l'oxygène présente l'un des trois types de caractéristiques de sortie représentées respectivement par les courbes A et B de la figure 6 et par la courbe de la figure 2, dtcet élément peut servir de détecteur pour détecter les valeurs de rapport air/carburant soit d'un mélange pauvre, soit d'un mélange riche lorsqu'il est utilisé de manière à présenter une caractéristique de sortie inclinée représentée dans la courbe A ou la courbe B. Toutefois, quand ce détecteur 50 est utilisé de manière à présenter une telle caractéristique de sortie inclinée, il peut arriver fâcheusement que la valeur de tension de sortie de ce détecteur ne corresponde qu'à une seule valeur déterminée de rapport air/carburant. Dans le cas de la courbe A, par exernple, la tension de sortie devient V0l non seulement lorsque le rapport air/carburant est 16,5 (au point P sur la courbe A) mais également lorsque le rapport air/carburant est 14,7 (rapport stoechiométrique, au point Q sur la courbe A). Si la valeur recherchée pour la commande du rapport air/carburant est 16,5, il existe un risque que, par un jugement erroné, on pense que la valeur recherchée est atteinte alors que lé rapport réel air/carburant est 14,7. Dans le cas de la courbe B, la tension de sortie devient V02 lorsque le rapport air/carburant est soit 13,5 (au point R) soit 14,5 (presque stoechiométrique

au point S).

Un objet de la présente invention est de procurer un sytème pour une commande à rétro-action du rapport du mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, ce système permettant d'utiliser n'importe quelle valeur de rapport air/ carburant dans une plage pratique pour les moteurs à essence et les moteurs fl-esel comme valeur de consigne de la commande et peut, de ce fait, être appliqué à des moteurs munis soit

d'un convertisseur catalytique contenant un catalyseur d'oxy-

dation, soit un réacteur thermique.

Un système de commande à rétro-action selon la présente invention est destiné à la commande du rapport air/carburant d'un mélange air-carburantfourni àun moteur à combustion interne et comprend un moyen d'alimentation en carburant pouvant être commandé électriquement pour alimenter en carburant un

passage d'admission du moteur, un premier détecteur de rap-

port air/carburant sensible à l'oxygène et disposé dans un passage d'échappement du moteur et un moyen de commande pour fournir un signal de commande au moyen d'alimentation en

carburant en utilisant la sortie du premier détecteur de rap-

port air/carburant comme signal de rétro-action de manière à corriger tout écart du rapport air/carburant indiqué par le signal de rétro-action par rapport à un rapport prédéterminé air/carburant. Le premier détecteur de rapport air/carburant est du type cellule à concentration comportant une couche d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène et deux

couches-électrodes formées sur la couche d'électrolyte solide.

Le système de commande comprend, en outre, un moyen d'alimen-

tation en énergie pour faire circuler un courant continu constant d'une intensité prédéterminée à travers la couche d'électrolyte solide entre les deux couches-électrodes du premier détecteur de manière à donner de façon sélective au premier détecteur une caractéristique de sortie inclinée d'un premier type qui signifie que l'amplitude de la sortie du détecteur varie progressivement à mesure que le rapport air/ carburant du mélange air-carburant varie mais reste supérieure

au rapport stoechiométrique air/carburant du mélange air-car-

burant, et une caractéristique de sortie inclinée du second type qui signifie que l'amplitude de la sortie du détecteur varie progressivement à mesure que le rapport air/carburant varie mais reste inférieureau rapport stoechiométrique, et un second détecteur de rapport air/carburant sensible à l'oxygène disposé dans le passage d'échappement de manière à

se trouver au voisinage du premier détecteur. Le second détec-

teur comporte une couche d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène et deux couches-électrodes formées sur la couche d'électrolyte solide et présente une caractéristique de sortie du type tout ou rien qui signifie que l'amplitude de sortie du second détecteur subit une variation brusque entre un niveau maximal élevé et un niveau minimal élevé lorsque la variation du rapport air/carburant passe pr werapport stoechiométrique, et le moyen

de commande mentionné ci-dessus comprend un moyen de discri-

mination pour vérifier l'information donnée par la sortie du premier détecteur en se référant à la sortie du second détecteur. Un système de commande à rétro-action selon la présente invention est appliqué habituellement à un moteur fonctionnant avec soit un mélange pauvre, soit un mélange riche bien que ce système de commande puisse être également appliqué à un

moteur fonctionnant avec un mélange air-carburant stoechio-

métrique. Le premier détecteur de rapport air/carburant de ce système de commande est du type illustré sur les figures 4 et 5. Ce système de commande comprend le second détecteur de rapport air/carburant sensible à l'oxygène qui présente une caractéristique de sortie telle que celle représentée par la courbe de la figure 2 dans le but de vérifier si la sortie du premier détecteur est réellement due à sa caractéristique de sortie inclinée. Par exemple, quand le premierdétecteur est doté de la caractéristique de sortie inclinée du premier type telle que celle représentée par la courbe A de la figure 6 et fournit une tension de sortie correspondant à V 0 sur cette figure 6, on peut être sûr que la tension de sortie V 0 est engendrée au point P de la courbe A par confirmation du fait que la sortie du second détecteur au même moment est au niveauminimal bas.Si la sortie du second détecteur est supérieure au niveau minimal bas, la sortie V01 du premier détecteur doit être considérée comme étant engendrée au point Q sur la courbe A.

La présente invention permet donc d'effectuer une com-

mande à rétro-action du rapport air-carburant soit d'un mélange pauvre, soit d'un mélange riche sans le risque de juger par erreur que, par exemple, un rapport de mélange recherché est obtenu en dépit du fait qu'un rapport de mélange fortement

différent et presque stoechiométrique est créé.

Le second détecteur de ce système peut être soit un détecteur d'oxygène classique tel que celui représenté sur la figure lsoitle détecteur perfectionné illustré sur les figures

4 et 5.

On va maintenant décrire les modes de réalisation préfé-

rés de la présente invention.

La figure 7 montre un système commandant de rapport air/carburant du type à rétro-action selon la présente invention, ce système étant appliqué à un moteur à combustion interne 80, lequel fonctionne avec un mélange riche, de manière à maintenir un rapport air/carburant prédéterminé qui est inférieur au rapport stoechiométrique et que l'on peut

supposer être 13,5 par exemple.

Ce système de commande comprend un premier détecteur de rapport air/carburant 86 qui est sensible à l'oxygène et qui est du type représenté par l'élément 50 sur la figure 4 et un second détecteur de rapport air/carburant 90 sensible

à l'oxygène, ces deux détecteurs étant montés dans le pas-

sage d'échappement du moteur 80. La référence 84 désigne un circuit de commande qui fournit un signal de commande à un moyen 82 de proportionnement air-carburant, ce moyen comprenant un actionneur tel qu'une valve électromagnétique pour modifier l'allure de l'alimentation en carburant, soit directement, soit par admission d'une quantité variable d'air auxiliaire dans le carburant. Un circuit 88 d'alimentation électrique fournit un courant continu constant d'intensité adéquate au premier détecteur 86,de manière que ce détecteur 86 présente une caractéristique de sortie inclinée telle que celle représentée par la courbe B de la figure 6. Le second détecteur 90 présente une caractéristique de sortie du type tout ou rien

telle que celle représentée par la courbe de la figure 2.

Quand le second détecteur 90 est aussi du type tel que celui représenté sur la figure 5, le circuit 88 d'alimentation électrique fournit à ce détecteur 90 un courant continu

constant d'une intensité suffisarmentw'élevée.

Un circuit de discrimination comportant un transistor 92

et des amplificateurs 94 et 96 fait partie du circuit de com-

mande 84. La sortie du premier détecteur 86 est appliquée au collecteur du transistor 92 tandis que la sortie du second détecteur 90 est appliquée à la base du transistor 92 par

l'intermédiaire de l'amplificateur 94.

On va supposer qu'un mélange riche dans la mesure sou-

haitable s'écoule dans le passage d'admission de sorte que la tension de sortie V02 du premier détecteur 86 est engendrée au point R de la courbe B. La sortie du second détecteur 90 est alors au niveau maximal élevé ou niveau haut. Il en résulte que le potentiel de base du transistor 92 prend une valeur élevée et ce transistor 92 se trouve dans l'état conducteur. Par conséquent, la tension de sortie V02 du premier détecteur 86 est transmise à la partie principale du circuit de commande 84 qui peut engendrer un signal de commande approprié basé sur cette tension V02. Si un mélange air-carburant presque stoechiométrique est fourni au moteur 80, ce qui fait que la tension de sortie V02 du premier détecteur 86 est engendrée au point S de la courbe B, la sortie du second détecteur 90 est inférieure au niveau maximal élevé de sorte que le transistor 92 se trouve dans l'état non conducteur. Il en résulte que la tension de sortie V02 du premier détecteur 86 n'est pas fournie à la partie principale du circuit de commande 84. Le circuit de commande 84 juge alors que le rapport réel air/

carburant est supérieur à la valeur voulue et continue à com-

mander le moyen 82 de proportionnement de mélange air-carburant de manière à augmenter le débit de l'alimentation en carburant jusqu'à ce que le transistor 92 devienne conducteur de manière à reprendre la transmission de la sortie du premier détecteur

86 au circuit de commande 84.

La figure 8 montre l'application d'un même système de commande à rétroaction à un moteur 80A fonctionnant avec un mélange pauvre. Dans ce système, un circuit de discrimination est obtenu par addition d'un transistor 98 au circuit de discrimination de la figure 7 et la sortie du second détecteur est appliquée à la base de ce transistor 98. Le collecteur du transistor 98 est relié à la base du transistor 92 de telle sorte qu'une tension de source soit appliquée à la base du transistor 92 lorsque le transistor 98 est dans l'état non conducteur. On va supposer qu'un mélange pauvre de façon souhaitable

s'écoule dans le passage d'admission, de sorte que la tension-

de sortie V01 du premier détecteur 86 est engendrée au point P de la courbe A de la figure 6. La sortie du second détecteur est alors à un niveau minimal faible ou niveau bas, de

sorte que le transistor 98 se trouve dans l'état non conduc-

teur. Par conséquent, la tension de source est appliquée à la base du transistor 92 de manière à le rendre conducteur. Il en résulte que la tension de sortie V01 du premier détecteur 86 est transmise à la partie principale du circuit de com-

mande 84. Quand un mélange air/carburant à peu près stoechio-

métrique s'écoule dans le passage d'admission,de telle sorte que la tension de sortie V0l du premier détecteur 86 est

engendrée au point Q de la courbe A, la sortie du second détec-

teur 90 est supérieure au niveau bas, de sorte que le transistor 98 devient conducteur. Le transistor

92 prend alors l'état non conducteur et interrompt la transmis-

sion de la tension de sortie V0l du premier détecteur 86 à la

partie principale du circuit de commande 84.

Le circuit 88 d'alimentation d'énergie électrique peut comprendre un interrupteur correspondant à l'interrupteur 74 de la figure 5 pour la commutation du sens de la circulation du courant dans le premier détecteur 86 (la relation entre le sens d'écoulement du courant et la caractéristique de sortie du détecteur 86 est telle que décrit précédemment à propos des figures 4-6). Dans ce cas, on fait en sorte que le circuit de commande 84 comprenne à la fois le circuit de discrimination

de la figure 7 et celui de la figure 8.

Le circuit 88 d'alimentation en énergie électrique et le circuit de commande 84 des figures 7 et 8 sont réalisés de préférence de telle sorte que l'intensité du courant fourni au premier détecteur 86 soit modifiée momentanément selon les conditions de fonctionnement du moteur. Quand, par exemple,le moteur fonctionne dans des conditions d'accélération ou à pleins gaz et exige d'être alimenté par un mélange extrêmement riche,(par exemple un mélange présentant un rapport air/ carburant d'environ 13,5)il convient d'augmenter l'intensité

du courant jusqu'à environ lOpA, ce qui a pour effet d'aug-

menter le niveau de sortie du premier détecteur 86. Quand le moteur exige un mélange légèrement riche (par exemple un mélange présentant un rapport air/carburant d'environ 14,5),

une intensité de courant approprié sera d'environ 5 PA.

La figure 9 montre l'application de la présente invention à un moteur à essence 100 d'automobile, muni d'un carburateur

102. Un injecteur principal 106 de carburant servant d'extré-

mité au passage principal 108 de carburant du carburateur 102 débouche dans un passage d'admission 104 à l'endroit d'une section venturi 110 en amont d'un papillon 112, et une lumière 114 de ralenti servant d'extrémité à un passage 116 de carburant au ralenti débouche dans le passage d'admission 104 à l'endroit d'une section située près du papillon 112. Le passage principal 108 de carburant est muni d'une prise d'air principale 118 de la manière habituelle et le passage de ralenti 116 est également muni d'une prise d'air principale 120. De plus, une prise d'air auxiliaire 122 est prévue sur le passage principal 108 de carburant et, de mêmeune prise d'air auxiliaire 124 est prévue sur le passage de ralenti 116. Des valves électromagnétiques 126 et 126' de commande d'écoulement, du type fonctionnant par tout ou rien, sont associées respectivement aux deux prises d'air auxiliaires122 et 124 de manière à commander simultanément l'admission d'air à travers ces prises d'air auxiliaire122,124 en réponse à un signal de commande fourni par un dispositif de

commande 130.

Un convertisseur catalytique 134 contenant un catalyseur d'oxydation occupe une section d'un passage d'échappement 132 de ce moteurlOo. En amont du convertisseur catalytique 134, un premier détecteur 136 de rapport air/carburant sensible à l'oxygène et un second détecteur 138 de rapport air/carburant

sensible à l'oxygène sont installés dansle passage d'échap-

pement 132 de manière à se trouver l'un près de l'autre. Le premier détecteur 136 est du type illustré sur les figures 4 et 5, et le dispositif de commande 130 fournit à ce détecteur 136 un courant continu constant d'une intensité adéquate qui circule dans un sens tel que le détecteur 136 présente une caractéristique de sortie inclinée telle que celle représentée parla courbe A de la figure 6. Le second détecteur 138 est un détecteur qui présente une caractéristique de sortie du type tout ou rien telle que celle représentée par la courbe de la figure 2. Quand le second détecteur 138 a une structure similaire à celle du premier détecteur 136, le dispositif de commande 130 fournit au second détecteur 138 un courant continu constant dont l'intensité est supérieure à celle du courant fourni au premier détecteur 136 de manière que le détecteur 138 présente

ainsi la caractéristique de sortie tout ou rien.

Le dispositif de commande 130 reçoit à la fois la sortie du premier détecteur 136 et la sortie du second détecteur 138 et, en se basant fondamentalement sur la sortie du premier détecteur 136, engendre un signal de commande pour commander la

proportion entre la période d'ouverture et la période de fer-

meture des valves électromagnétiques 126, 126' de manière qu'un

rapport prédéterminé de mélange air-carburant soit obtenu.

Dans le présent cas, on fait en sorte que la valeur recherchée du rapport air/carburant soit d'environ 16,5 principalement pour des considérations de rendement du catalyseur d'oxydation

se trouvant dans le convertisseur 134. Le dispositif de com-

mande 130 commande les valves électromagnétiques 126, 126' de manière à admettre la plus grande quantité d'air pendant que la tension de sortie du premier détecteur 136 est supérieure à

une tension de référence, dans ce cas, environ 0,55 V corres-

pondant à la tension V0l sur la figure 6, mais une plus petite quantité d'air lorsque la sortie du premier détecteur 136 est inférieure à cette tension de référence. Le circuit de commande - 130 comprend un circuit de discrimination, comme représenté sur la figure 8, et vérifie toujours la signification de la sortie

du premier détecteur 136 en utilisant la sortie du second détec-

teur 138.

Du fait qu'un passage de gaz considérablement long s'étend entre le carburateur 102 et le détecteur 136 de rapport air/ carburant avec, entre. ces éléments,l'interposition des chambres

de combustion du moteur 100 et du fait que le détecteur 136 lui-

même demande un certain temps de réponse, il est inévitable que la correction du rapport air/carburant soit obtenue avec un certain retard après l'émission d'un signal de commande de correction par le dispositif de commande 130. L'importance de ce retard ne diffère pas notablement, que le détecteur 136 soit du type à caractéristique de sortie inclinée ou du type à caractéristique de sortie classique tout ou rien, et est habituellement aussi faible que 200-300 ms et d'environ900 ms au maximum. En raison de l'existence de ce temps de retard dans la rétonse du système dp commande, le rapport air/carburant soumis à la commande à rétro-action selon la présente invention ne peut pas être maintenu exactement à la valeurde consigne de 16,5; le rapport air/carburant continu

à fluctuer de part et d'autre de la valeur de consigne alterna-

tivement vers le haut et vers le bas et la largeur maximum de la fluctuation est d'environ + 0,25. Dans les automobiles munies

d'un convertisseur catalytique contenant un catalyseur d'oxyda-

tion, on peut maintenir un niveau satisfaisant de rendement de purification des gaz d'échappement dans la mesure o les erreurs dans la commande du rapport air/carburant sur la valeur 16,5 sont limitées à + 0, 5. Par conséquent, la précision de la commande du rapport air/carburant par la présente invention

peut être extrêmement élevée.

Dans les automobiles ordinaires, il est courant de réduire

l'émission de NOx par recyclage d'une partie des gaz d'échap-

pement, tandis que l'émission de CO et HC est réduite au moyen d'un catalyseur d'oxydation ou d'un réacteur thermique. Pour obtenir un taux relativement élevé de recyclage desgaz d'échappement en maintenant le fonctionnement stable du moteur, il convient de fournir un mélange riche au moteur. Pour maintenir un rendement élevé du catalyseur ou du réacteur, il est alors nécessaire d'introduire de l'air dans les gaz d'échappement au moyen d'un dispositif secondaire d'alimentation en air(sur la figure 9, ce dispositif est référencé 140), de telle sorte que le rapport global air/carburant, c'est-à-dire le rapport en poids entre, d'une part, la somme de l'air contenu dans le mélange riche et de l'air secondaire, et, d'autir part, le combustible contenu dans le mélange riche, devient alors égal à environ 16,5. Dans le cas o un taux élevé de recyclage des gaz d' échappement est utilisé et o de l'air secondaire est fourni aux

gaz d'échappement, une valeur appropriée du rapport air/car-

burant d'un mélange riche devant être fourni au moteur est d'environ 13,5 dans le cas o l'on utilise un catalyseur

d'oxydation et environ 12,5 dans le cas d'un réacteur thermique.

Bien que le carburateur 102 soit préréglé de manière que le rapport air/carburant soit de 13,5 ou 12,5, on fait en sorte que le système de commande de rapport air/carburant de la figure

9 exécute l'opération de commande décrite ci-dessus en main-

tenant à 16,5 la valeur recherchée (en supposant que de l'air secondaire est fourni) et en utilisant la caractéristique de sortie inclinée du premier détecteur 136, caractéristique qui est représentée par la courbe A sur la figure 6. Dans ce cas, le rapport air/carburant du mélange fourni au moteur n'est

pas toujours réglé précisément sur 13,5 ou 12,5 mais, néan-

moins, la composition des gaz d'échappement pénétrant dans le

convertisseur catalytique 134 (ou bien dans un réacteur ther-

mique) peut être commandée suivant les besoins.

La figure 10 montre une variante du système d'admission et d'échappement de moteur de la figure 9 en ce qui concerne

l'alimentation de l'air secondaire dans les gaz d'échappement.

Dans le présent cas, un dispositif 140a d'alimentation en air secondaire est agencé de manière à introduire de l'air dans le passage d'échappement 132 dans une section située en aval des détecteurs 136 et 138 mais en amont du convertisseur catalytique 134. Le moteur 100 est alimenté avec un mélange richedont on fait en sorte oue le rapport air/carburant soit égal à 13,5, et fonctionne

avec un recyclage des gaz d'échappement, et le système de com-

mande air/carburant est conçu pour permettre d'obtenir le rapport air/carburant envisagé de 13,5. Par conséquent, on fait

en sorte que le premier détecteur 136 présente la caractéris-

tique de sortie inclinée représentée par la courbe B sur la figure 6. Le dispositif 140 d'alimentation en air secondaire

est réglé de manière que le rapport air/carburant global mention-

né précédemment soit égâl à environ 16,5. Par conséquent, l'ef-

fet du système de commande de rapport air/carburant de la figure 10 sur le convertisseur catalytique 134 est similaire à celui du cas de la figure 9, mais il devient possible de détecter avec précision les valeurs de rapport air/carburant

d'un mélange riche fourni au moteur.

La présente invention permet donc d'effectuer une com-

mande à rétro-action précise du rapport air/carburant, même quand un mélange pauvre ou un mélange riche est utilisé et, par

* conséquent, contribue au rendement et à l'augmentation de l'ef-

ficacité de purification des gaz d'échappement des catalyseurs d'oxydation et des réacteurs thermiques. D'ailleurs, la présente invention améliore effectivement le rendement thermique et le rendement mécanique des moteurs, étant donné que, comme il est bien connu, les moteurs dits à mélangepauvre ont généralement un rendement thermique élevé et les moteurs dits à mélange riche ont généralement un rendement mécanique élevé. La présente invention peut être appliquée à la fois aux moteurs à essence et aux moteurs Diesel. En outre, la présente invention peut être appliquée à des types perfectionnés de moteursà combustion interne tels que les moteurs dits à mélange pauvre dont les chambres à combustion comportent chacune une chambre antérieure pour l'alumage, les moteurs à combustion instantanée dont les chambres de combustion sont munies chacune de deux bougies, ce qui permet d'obtenir un taux très élevé de recyclage des gaz d'échappement en utilisant un mélange légèrement riche, cela pour maintenir de bonnes conditions de

marche, les moteurs munis d'un convertisseur catalytique con-

tenant un catalyseur à trois effets et un système de compensation d'altitude, et enfin les moteurs commandés électroniquement et

utilisant un microcalculateur pour commander d'une façon ex-

trêmement variable le rapport air/carburant selon les conditions de fonctionnement du moteur, et dans tous les cas, la commande du rapport air/carburant peut être effectuée avec une meilleure

précision.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de commande pour une commande à rétro-

action du rapport air/carburant d'un mélange air-carburant fourni à un moteur à combustion interne, le système susvisé étant caractérisé par le fait qu'il comprend: un moyen d'alimentation en carburant pouvant être commandé électriquement (82,102) pour introduire du carburant dans un passage d'admission du moteur; un premier détecteur (50,86,136) de rapport air/carburant sensible à l'oxygène qui comporte une couche (54) d'électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène et deux couchesélectrodes (56,58) formées sur la couche d'électrolyte solide et disposées dans un passage d'échappement du moteur; un moyen (88,130) d'alimentation en énergie pour faire

circuler un courant continu constant d'une intensité prédé-

terminée à travers ladite couche d'électrolyte solide dudit premier détecteur (50,86,136) entre les deux couches-électrodes précitées, ce qui donne, de façon sélective, audit premier détecteur, l'une des caractéristiques suivantes, à savoir (a) une caractéristique de sortie inclinée d'un premier type qui signifie que l'amplitude de la sortie dudit premier

détecteur varie progressivement à mesure que le rapport air-

carburant dudit mélange air-carburant varie mais reste au-

dessus du rapport air/carburant stoechiométrique dudit mélange aircarburant et (b) une caractéristique de sortie inclinée d'un second type qui signifie que l'amplitude dudit

premier détecteur varie progressivement à mesure que le rap-

port air/carburant varie mais reste en-dessous dudit rapport stoechiométrique; un second détecteur (90,138)de rapport air/carburant sensible à l'oxygène disposé dans ledit passage d'échappement de manière à se trouver près dudit premier détecteur, ledit second détecteur comportant une couche (12,54)- d'électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène et deux couches-électrodes (14,16; 56,58) formées sur la couche d'électrolyte solide et présentant une caractéristique de sortie du type tout ou rien qui signifie que l'amplitude dudit second détecteur subit une variation brusque entre un niveau haut et un niveau bas quand la variation du rapport air/carburant dudit mélange air-carburant passe par ledit rapport stoechiométrique; et un moyen de commande (84,130) pour fournir un signal de commande audit moyen (82,102) d'alimentation en carburant en utilisant la sortie dudit premier détecteur comme signal de rétro-action pour corriger tout écart du rapport air/carburant indiqué par ledit signal de rétro-action par rapport à un rapport air/carburant prédéterminé, ledit moyen de commande comprenant un moyen de discrimination (92,98) pour vérifier l'information donnée par ledit signal de rétro-action en se

référant à la sortie dudit second détecteur.

2. Système de commande suivant la revendication 1, carac-

térisé par le fait que ladite couche (54) d'électrolyte solide

dudit premier détecteur (50,86,136) est une couche microsco-

piquement poreuse formée sur un substrat (52) sensiblement plat, la première couche (56) des deux couches-électrodes dudit premier détecteur étant une mince couche microscopiquement poreuse formée sur le côté extérieur de la couche d'électrolyte solide, ladite seconde couche (58) des deux couches-électrodes du premier détecteur étant une mince couche formée sur le côté intérieur de la couche d'électrolyte solide et étant entièrement

protégée, de façon macroscopique, contre l'atmosphère environ-

nant par ledit substrat et la couche d'électrolyte solide.

3. Système de commande suivant la revendication 2, carac-

térisé par le fait que ledit rapport air/carburant prédéterminé est supérieur audit rapport stoechiométrique, ledit courant continu constant étant amené à s'écouler à travers lacouche (54) d'électrolyte solide du premier détecteur (50,86,136) depuis ladite première couche (56) des deux couches-électrodes en

direction de ladite seconde couche (58) des deux couches -

électrodes, grâce à quoi ledit premier détecteur présente ladite

caractéristique de sortie inclinée du premier type.

4. Système de commande suivant la revendication 2, carac-

térisé par le fait que ledit rapport air/carburant prédéterminé est inférieur audit rapport stoechiométrique, ledit courant continu constant étant amené à s'écouler à travers ladite couche (54) d'électrolyte solide dudit premier détecteur (50,

86,136) depuis ladite seconde couche (58) des deux couches-

électrodes en direction de ladite première couche (56) des deux couchesélectrodes, grâce à quoi ledit premier détecteur présente ladite caractéristique de sortie

inclinée du second type.

5. Système de commande suivant les revendications 3

ou 4, caractérisé par le fait que les deux-couches électrodes (14,16) dudit second détecteur (90,138) sont des couches microscopiquement poreuses formées respectivement sur les deux faces opposées de la couche (12) d'électrolyte solide qui est

formée de telle sorte que la couche (14) des deux couches-

électrodes est isolée vis-à-vis des gaz d'échappement s'écoulant

dans ledit passage d'échappement et est exposée à l'atmosphère.

6. Système de commande suivant les revendications 3 ou 4,

caractérisé par le fait que ledit second détecteur (90,138) a une structure similaire dans son ensemble à celle du premier détecteur et est relié audit moyen (88,130) d'alimentation en énergie électrique de telle sorte qu'un autre courant continu soit amené à s'écouler à travers la couche (54) d'électrolyte solide entre les deux couches-électrodes (56,58) dudit second détecteur, l'intensité dudit autre courant continu étant supérieure à l'intensité dudit courant continu fourni audit

premier détecteur.

7. Système de commande suivant les revendications 3 ou 4,

caractérisé par le fait que ledit moyen de discrimination comprend un moyen de commutation (92,98) sensible à la tension pour interrompre la transmission de la sortie dudit premier détecteur (86,136) lorsque la sortie dudit second détecteur s'écarte d'un niveau prédéterminé parmi lesdits niveaux haut

et bas.

8. Système de commande suivant la revendication 7, carac-

térisé par le fait que ledit moyen de commutation comprend un transistor (92,98), la sortie dudit second détecteur étant

appliquée à la base dudit transistor.