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

Description

[0001] L'invention se rapporte aux systèmes d'alimentation en carburant des moteurs à combustion interne; elle concerne un contrôleur électronique de régulation du rapport air/carburant du mélange admis dans les cylindres du moteur, et plus précisément un tel contrôleur utilisant le signal de sortie d'une sonde à oxygène disposée sur le trajet d'échappement des gaz brûlés.

[0002] La figure 1 montre les proportions relatives des principaux constituants des gaz brûlés à la sortie d'un moteur à combustion interne en fonction du rapport air/carburant (A/C) du mélange carburé admis dans les cylindres de ce moteur, les constituants particulièrement nocifs étant les hydrocarbures (HC), le monooxyde de carbone (CO) et les oxydes nitriques (NO_x).

[0003] A l'examen de cette figure, on voit que le taux de pollution d'un moteur se réduit lorsque celui-ci est alimenté par un mélange pauvre, c'est-à-dire dont le rapport A/C est supérieur à 15:1 correspondant au rapport stoechiométrique indiqué par la ligne verticale pointillée. Il est connu que l'émission de CO diminue lorsque le rapport A/C croît du fait de l'excès d'oxygène qui assure une combustion plus parfaite du mélange carburé. Dans la pratique à cause du mélange imparfait air/carburant et de la courte durée de combustion, un excès d'air au-dessus du rapport A/C stoechiométrique s'avère nécessair. Toutefois, un rapport A/C supérieur à 18:1 constitue une limite supérieure car, pour diverses raisons, l'émission de HC croît à nouveau, l'ignition du mélange s'avère critique, la puissance fournie par le moteur est plus faible et la consommation spécifique augmente. Alors, pour satisfaire aux Normes de pollution actuellement en vigueur et, pour le futur, en cours d'élaboration, on est conduit à prendre des mesures complémentaires qui consistent généralement à détruire les agents nocifs résiduels à l'extérieur du moteur, dans des réacteurs catalytiques ou non catalytiques. Il résulte de ce qui vient d'être exposé que, pour réduire le taux de pollution des véhicules automobiles à des valeurs faibles, le rapport A/C du mélange carburé admis dans les cylindres du moteur doit demeurer dans des limites étroites correspondant à un mélange plutôt pauvre, et que, pour disposer d'une conduite souple, dans le sens d'agréable, il faut accroître la richesse du mélange carburé pour certains régimes d'utilisation du moteur.

[0004] Dans un système de carburation classique, il n'est pas possible de contrôler le rapport A/C du mélange carburé avec la précision suffisante, compte tenu des dispersions de fabrication, des usures inévitables et des variations des conditions de fonctionnement, notamment la température du moteur, la pression ambiante, etc. Aussi a-t-on déjà proposé des contrôleurs électroniques de carburation qui utilisent le signal électrique de sortie d'une sonde à oxygène placée sur le trajet des gaz d'échappement du moteur pour agir sur les débits de carburant fournis au carburateur. Pour obtenir de faibles émissions de CO et de HC, il est nécessaire d'opérer avec des valeurs du rapport A/C de l'ordre de 16:1 à 18:1 qui correspondent aussi à une faible consommation spécifique, mais ne permettent pas de tirer la puissance maximale du moteur et d'assurer une inflammation adéquate du mélange lorsque la température du moteur est basse.

[0005] Un mélange carburé pauvre est satisfaisant lorsque la température du moteur est établie, sa vitesse de rotation moyenne et sa charge pas trop importante; à l'inverse, pendant la phase de démarrage du moteur, les régimes de fonctionnement à charge élevée et lors des demandes d'accélération un mélange riche s'avère necés- saire. Les contrôleurs électroniques de carburation connus opèrent en boucle fermée lorsque la température du moteur est suffisamment élevée et la charge moyenne; ils commutent sur un mode en boucle ouverte lors des demandes d'accélération ou des charges élevées, de façon à opérer comme un système de carburation classique; une telle solution est loin d'être satisfaisante puisque l'on perd instantanément la correction automatique apportée par le contrôleur en boucle fermée.

[0006] Dans le but de remédier au défaut des contrôleurs de carburateurs précités, il a été proposé, dans la FR-A-2.389.770, un contrôleur du type analogique comprenant des moyens de' mémorisation permettant de mémoriser la valeur. du réglage du carburateur en boucle fermée, et alors de régler le carburateur, en boucle ouverte, à partir de cette valeur de réglage mémorisée augmentée d'une quantité fonction de la température du moteur.

[0007] L'objet de l'invention est un contrôleur électronique numérique permettant de réguler le rapport air carburant (A/C) du mélange fourni à un moteur à combustion interne, ce moteur ayant: un dispositif d'alimentation en carburant, le débit duquel peut être réglé par au moins une électrovanne opérant selon une cycle "tout ou rien"; des capteurs de mesure des conditions de fonctionnement du moteur, et une sonde à oxygène qui est placée sur le trajet des gaz brûlés; ce contrôleur électronique comprend: un générateur de signaux d'horloge qui fournit des signaux de séquencement et un signal synchrone à la fréquence du cycle de l'électrovanne; un circuit de boucle fermée du type proportionnel-intégral à gain variable, lequel circuit de boucle est connecté entre la sonde à oxygène et l'électrovanne et il comporte, connectés en série: un comparateur de niveau à deux états de sortie qui fournit un signal d'erreur de boucle, un intégrateur numérique ayant une entrée de réinitialisation et une entrée de commande de gain qui reçoit un signal de mesure représentatif de la vitesse de rotation du moteur, un premier modulateur numérique du rapport cyclique d'ouverture (RCO) de l'électrovanne ayant une entrée de commande connectée au signal d'erreur de boucle, et un multiplexeur permettant d'ouvrir le circuit de boucle fermée et d'entrer un signal de réglage en boucle ouvertue, ce multiplexeur ayant au moins une entrée de commande qui est connectée à un circuit logique de contrôle sensible aux signaux de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et sélectionnant le mode de fonctionnement en boucle fermée ou en boucle ouverte; et en ce qu'un circuit de régulation en boucle ouverte est connecté entre l'intégrateur numérique et une autre entrée du multiplexeur et comporte une mémoire numérique ayant des moyens de filtrage et de recopie du contenu de l'intégrateur numérique, cette mémoire numérique étant connectée à un second modulateur numérique ayant une entrée de commande connectée à un second modulateur numérique ayant une entrée de commande connectée à un signal de mesure, tel qu'un signal de mesure de la température du moteur et la sortie de ce modulateur numérique étant également connectée à l'entrée de réinitialisation de l'intégrateur numérique.

[0008] Un mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique dans lequel l'intégrateur numérique comporte un moyen permettant de verrouiller celui-ci aux limites extrêmes.

[0009] Un autre mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique dans lequel l'intégrateur numérique comporte un moyen de forçage des directions du comptage.

[0010] Un autre mode particulier de réalisation de l'invention est un contrôleur électronique du type numérique comprenant un modulateur numérique du cycle d'ouverture/fermeture dont la sensibilité, ou facteur d'échelle, peut être multipliée en fonction de la grandeur d'un paramètre du moteur, tel que la température ou la vitesse de rotation du moteur.

[0011] L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant un contrôleur électronique numérique ayant les caractéristiques énumérées ci-dessus et permettant de réguler le rapport du mélange air/carburant admis dans les cylindres de ce moteur.

[0012] D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent un mode de réalisation d'un contrôleur selon l'invention; sur ces dessins:

[0013] 

- la Figure 1 représente les proportions relatives des principaux constituants des gaz d'échappement en fonction du rapport A/C du mélange carburé,

- la Figure 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un système de carburation pour moteur à combustion interne éqipé d'un carburateur régulé électroniquement,

- la Figure 3a représente, selon une vue en coupe, une sonde à oxygène d'un type connu,

- la Figure 3b représente la caractéristique de la tension de sortie d'une sonde à oxygène telle que représentée sur la Figure 3a,

- la Figure 4 représente, sous la forme d'un schéma simplifié, un carburateur du type COMPOUND,

- la Figure 5a représente, sous la forme d'un diagramme, les différentes zones de température du moteur,

- la Figure 5b représente,, sous la forme d'un tableau, les différentes zones de charge du moteur,

- la Figure 6 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un contrôleur électronique de carburation selon l'invention,

- la Figure 7a représente, sous la forme de chronogrammes, les formes d'ondes des signaux d'horloge H_o et H_e,

- la Figure 7b représente, sous la forme d'un chronogramme, la forme d'onde du signal de sortie Cλ en regard du signal M (À),

- la Figure 7c représente un chronogramme des signaux de sortie R (λ) ou R (8) ou R (N) des modulateurs numériques de durée,

- la Figure 7d représente un chronogramme de la valeur du RCO du signal de sortie R (À) en regard du signal de sortie CÀ du comparateur de niveau,

- la Figure 8a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du convertisseur A/N fournissant un signal numérique représentatif de la vitesse de rotation du moteur,

- la Figure 8b représente la caractéristique de conversion du convertisseur A/N de la vitesse de rotation du moteur,

- la Figure 9 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit logique de contrôle des modes de fonctionnement du contrôleur,

- la Figure 10 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit de traitement des signaux MSW-A et MSW-B,

- la Figure 11 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit d'élaboration des signaux représentatifs des plages de température de l'eau du moteur,

- la Figure 12a représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation du circuit de traitement du signal de sortie V_Bc de la clé de contact du moteur,

- la Figure 12b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au circuit de traitement de la Figure 12a,

- la Figure 13a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du multiplexeur et des circuits logiques associés aux amplificateurs de commande des électrovannes,

- la Figure 13b représente, sous une forme tabulaire, les liaisons entre les entrées et les sorties du multiplexeur,

- la Figure 14 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, une mode de réalisation d'un amplificateur de commande pour électrovanne,

- la Figure 15 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de l'intégrateur numérique,

- la Figure 16a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un modulateur numérique de durée,

- la Figure 16b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au modulateur numérique de la Figure 16a,

- la Figure 17a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R (λ),

- la Figure 17b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au modulateur de la Figure 17a,

- la Figure 18 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R(θ) ,

- la Figure 19 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du modulateur de durée fournissant le signal R (N),

- la Figure 20a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de la mémoire numérique,

- la Figure 20b représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation du circuit fournissant le signal INIT.EN autorisant l'initialisation de la mémoire numérique,

- la Figure 21 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de butée supérieure,

- la Figure 22 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de butée inférieur,

- la Figure 23 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit d'asymétrie de la boucle,

- la Figure 24 représente, sous une forme synoptique, un mode de réalisation du circuit de retard à l'appauvrissement.

[0014] Le contrôleur qui sera décrit maintenant, de façon détaillée, appartient à la classe des servomécanismes du type proportionnel-intégral à retard variable, ce retard résultant du délai entre l'instant d'admission du mélange carburé et l'instant d'échappement du mélange brûlé, ce délai étant inversement proportionnel à la vitesse de rotation du moteur.

[0015] La figure 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un système de carburation pour moteur à combustion interne équipé d'un carburateur régulé électroniquement; ce système comprend les éléments suivants:

- un bloc moteur 1, comportant notamment: le collecteur d'admission 2 du mélange carburé, le collecteur d'échappement des gaz brûles et, généralement, des senseurs de température de l'eau de refroidissement et de l'huile de lubrification, ces senseurs de température n'étant pas représentés sur cette figure,

- un carburateur 4, muni de ses accessoires tels que la filtre à air, la pompe d'alimentation en carburant, etc., ce carburateur, qui peut être d'un type connu, comporte des moyens électromécaniques, identifiés par la référence E.Vs permettant de faire varier le débit des fluides; par exemple, ces moyens électromécaniques peuvent être constitués par des électrovannes opérant avantageusement selon un mode "tout ou rien". Il peut comporter aussi des senseurs de pression permettant de connaître les grandeurs de la dépression dans les tubulures d'admission, ces grandeurs étant représentatives de la charge du moteur,

- un senseur d'oxygène 5, appelé couramment sonde À (lambda), cette sonde est disposée directement sur la tubulure d'échappement 3a qui fait suite au collecteur d'échappement 3; elle fournit un signal de sortie Vλ représentatif du rapport A/C du mélange carburé,

- un contrôleur électronique 6, qui peut opérer sur divers modes de fonctionnement, notamment un mode de régulation en boucle fermée, un mode de commande en boucle ouverte et, éventuellement, un mode hybride de régulation/commande, ces modes de fonctionnement étant régis par les conditions d'utilisation du moteur. Le contrôleur reçoit, d'une part, sur la liaison 7f, le signal d'entrée Vλ fourni par la sonde à oxygène 5, les signaux fournis par les différents senseurs du moteur, par exemple: sur les liaisons 7a et 7b, des signaux fournis par les senseurs de pression; sur la liaison 7c, un signal fourni par le senseur de température de l'eau de refroidissement, sur la liaison 7d, un signal fourni par le senseur de température de l'huile de lubrification, sur la liaison 7e, un signal représentatif de la vitesse de rotation du moteur et, d'autre part, de la source d'énergie électrique des véhicules, directement sur la liaison 7g, une tension V_B et, indirectement sur la liaison 7h, à travers un interrupteur 8, ou clé de contact, une tension V_BC: le contrôleur délivre sur la liaison 9, des signaux électriques de commande des électrovannes EV_s,

- un ou des convertisseurs 10, catalytiques ou non, disposés en série avec la tubulure d'échappement 3a, la fonction de ces convertisseurs étant de compléter l'action du contrôleur, afin de réduire les niveaux d'émission des agents nocifs aux valeurs extrêmement faibles imposées par les Normes d'antipollution considérées.

[0016] La figure 3a représente, selon une vue en coupe, une sonde à oxygène d'un type connu, cette sonde comprend un élément actif 5a en dioxyde de Zirconium Z₁0₂ dont les faces 5b, interne et externe sont revêtues d'une pellicule de platine. Cet élément actif est protégé de l'abrasion directe des gaz d'échappement par un capot externe 5C muni d'ouvertures permettant aux gaz. d'échappement d'atteindre la partie sensible. Lorsque l'élément actif est porté à une température suffisante, le dioxyde de zirconium et le platine agissent comme une cellule électrochimique; l'impédance interne, la tension de sortie Vλ et le temps de réponse de cette cellule sont fonction de la température.

[0017] La figure 3b représente la caractéristique tension de sortie Vλ/rapport A/C du mélange; un signal Vλ de très faible niveau est généré lorsque le rapport A/C est pauvre, c'est-à-dire supérieur à la valeur stoechiométrique; lorsque le rapportA/C est riche, le signal Vλ atteint une valeur de l'ordre du voit, c'est cette caractéristique abrupte qui est exploitée pour maintenir, en boucle fermée, la valeur du rapport A/C au voisinage de la valeur stoechiométrique. Avec ce type de sonde, il est nécessaire de prévoir, dans le contrôleur, des moyens de temporisation, au démarrage du véhicule, tant que la sonde n'a pas atteint sa température de fonctionnement.

[0018] La figure 4 représente, sous la forme d'un schéma simplifié, un carburateur 4 du type "COMPOUND", encore appelé carburateur étagé, ce carburateur comporte une entrée d'air 40 et une sortie 41 du mélange carburé, entre lesquels sont disposées deux chambres de carburation: une première chambre 42a et une seconde chambre 42b à l'intérieur desquelles sont placés respectivement les papillons 43a et 43b accouplés mécaniquement de telle façon que, lorsque l'on appuie sur la pédale d'accélération, le papillon 43b ne s'ouvre que lorsque le papillon 43a est presque totalement ouvert. Il en résulte qu'au début de la course de la pédale d'accélération, seule la première chambre de carburation fonctionnera, puis progressivement la seconde chambre entrera en action conjointement avec la première chambre.

[0019] Les chambres de carburation sont alimentées en carburant par l'intermédiaire des différents gicleurs dont les débits sont contrôlés par les électrovannes suivants: les électrovannes EVI des gicleurs de ralenti 44a et 44b, les électrovannes EV2 des gicleurs principaux 45a et 45b, les électrovannes EV3 des enrichisseurs 46a et 46b. D'autre part, une électrovanne EV4 permet d'actionner l'ouvreur 47 du papillon 43a disposé dans la première chambre de carburation. Enfin, deux capteurs de dépression 48a et 48b, constitués par desmicrorupteurs MSW-A et MSW-B indiquent les régimes de charges du moteur.

[0020] Une électrovanne est constituée par une soupape électromagnétique commandée par un signal électrique, en général on utilisera des électrovannes du type "ouvert ou fermé", l'état ouvert correspondant à l'absence de courant électrique traversant. Pour contrôleur, de manière continue, le débit du fluide, de telles électrovannes doivent être commandées, à partir de signaux carrés périodiques, par leur rapport cyclique d'ouverture (RCO), c'est le cas notamment pour les électrovannes EV1 et EV2, associées aux gicleurs, à l'inverse les électrovannes EV3 et EV4 peuvent être commandées par des signaux continus. Du fait que l'absence de courant traversant une électrovanne correspond à un débit maximal de fluide, il peut s'avérer nécessaire, dans le but d'éliminer le phénomène d'autoallumage, de prévoir des moyens spécifiques permettant de maintenir l'électrovanne en position fermée, pendant quelques secondes après avoir ouvert le contact 8. Cette considération s'applique pour les électrovannes EV1, EV2 et EV3. A cet effet, le contrôleur 6 élabore un signal d'étouffement dès que l'on tourne la clé de contact sur la position arrêt.

Zones de temperature du moteur

[0021] Les températures du moteur sont définies par la température de l'huile de lubrification et la température de l'eau de refroidissement.

[0022] La température de l'huile peut être donnée par un thermocontact, réglé à une température θ_H, qui fournit un signal électrique E_H à un niveau haut lorsque la température de l'huile est supérieure à la valeur θ_H et complémentairement au niveau bas lorsque la température de l'huile est inférieure à la valeur θ_H, ce signal électrique E_H est disponible sur la liaison 7d.

[0023] La température de l'eau de refroidissement peut être donnée par une sonde de température qui fournit un signal électrique Eg représentatif de la température de l'eau; ce signal électrique est disponible sur la liaison 7c. Trois domaines de température de l'eau seront considérés:

a) très froid: inférieur à une valeur 6_F,

b) froid: comprise entre cette valeur 8_F et une valeur supérieure 8_c,

c) chaud: supérieure à cette valeur θ_c.

[0024] On peut alors, en considérant les températures d'huile et d'eau, définir trois zones de température du moteur, illustrées sur la figure 5a:

[0025] Lorsque la température du moteur se situe dans la zone 1, le contrôleur opère toujours en boucle ouverte; lorsque la température du moteur se situe dans la zone 3, le contrôleur est autorisé à opérer en boucle fermée.

Zones de charges du moteur

[0026] La charge du moteur est indiquée par l'état des microrupteurs MSW-A et MSW.B associés respectivement aux première et seconde chambres de carburation. On peut alors, en considérant les états de ces deux microrupteurs, définir quatre zones de charge du moteur:

illustrées sur la figure 5b.

Structure du contrôleur

[0027] La figure 6, représente, sous la forme d'un schéma synoptique, la structure de base d'un contrôleur électronique de carburation 6.

[0028] Dans ce qui suit, on supposera que ce contrôleur opère à partir d'une sonde λ, comme décrit sur la figure 3a et qu'il est associé à une carburateur du type illustré sur la figure 4. Ce contrôleur comprend les éléments suivants:

- un comparateur de niveau 11, avantageusement du type type à hystérésis, qui comporte: une première entrée qui reçoit le signal de sortie VA fourni par la sonde À 5 placée sur le trajet d'échappement des gaz brûlés, et une seconde entrée reliée à une source de tension continue fixe Va; ce comparateur délivre un signal de sortie Cλ à deux états: un état au niveau haut lorsque le rapport A/C est pauvre et un état au niveau bas lorsque le rapport A/C est riche,

- un premier convertisseur analogique/ numérique (A/N) 12; l'entrée de ce convertisseur reçoit, par la liaison 7C, un signal électrique continu E_E représentatif de la température 8 de l'eau de refroidissement du moteur, ce convertisseur 12 délivre sur une ligne omnibus B1 (bus en abrégé) une donnée numérique représentative de la température de l'eau du moteur,

- un second convertisseur A/N 13, l'entrée de ce convertisseur reçoit un signal EN en impulsions, dont la fréquence de récurrence est proportionnelle à la vitesse de rotation N du moteur, ce convertisseur délivre, sur un bus B2, une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation N du moteur,

- un générateur 14 de signaux d'horloge, ce générateur incluant: une horloge pilote, des circuits diviseurs de fréquence et un moyen d'interruption de l'horloge pilote, ce générateur délivre deux signaux d'horloge de base: un signal d'horloge Ho de fréquence Fo et un signal d'horloge Hc de fréquence Fc correspondant à la fréquence de cycle des électrovannes EV1 et EV2 et des signaux d'horloge H_i à H_n à fréquence intermédiaire entre les fréquences extrêmes Fo et Fc,

- un intégrateur numérique 15, cet intégrateur incluant un compteur programmable du type direct/inverse, incrémenté par un signal d'horloge Ho, des moyens de commande de la direction de comptage, reliés notamment à la sortie du comparateur 11, des moyens de réinitialisation; des moyens permettant de modifier le gain de boucle intégral en fonction de la vitesse de rotation du moteur, ces moyens étant contrôlés par le signal numérique disponible sur le bus B2,

- un premier modulateur numérique 16 de durée relié au bus B3, ce modulateur incluant deux compteurs programmables du type inverse, des moyens permettant d'introduire le terme de gain proportionnel, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (À) de fréquence de récurrence F_e permettant de commander le RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle fermée; il reçoit les signaux d'horloge H_o et H_c,

- une mémoire numérique 17, reliée au bus B3, cette mémoire élabore et stocke une donnée numérique M (λ) correspondant à la version filtrée de la 'donnée numérique M (λ); cette opération de recopie du contenu de l'intégrateur numérique 15 n'est autorisée que lorsque le système de carburation opère en boucle fermée et que le moteur fonctionne avec une charge moyenne; à cet effet, cette mémoire numérique reçoit un signal RECOP.EN autorisant l'opération de recopie: cette mémoire numérique comporte un moyen d'initialisation à une valeur déterminée, la vitesse de recopie est fixée par la fréquence d'un signal d'horloge H_R; la donnée numérique de sortie M (λ) est transmise sur un bus B4,

- un second modulateur numérique 18 de durée relié au bus B4, ce modulateur incluant un compteur programmable du type inverse et un moyen permettant implicitement de multiplier la donnée numérique M (λ) par un facteur fonction de la température 8 de l'eau de refroidissement du moteur, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (8) de fréquence de récurrence F_c permettant de commander de RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle ouverte, il reçoit les signaux d'horloge H_e et H, et, par le bus B1, la donnée numérique correspondant à la température de l'eau de refroidissement du moteur, le signal de sortie R (θ) est, d'autre part, utilisé pour réinitialiser l'intégrateur numérique 15,

- un troisième modulateur numérique 19 de durée relié au bus B4, ce modulateur incluant un compteur programmable du type inverse et un moyen permettant implicitement de multiplier la donnée numérique M (λ) par un facteur fonction de la vitesse de rotation N du moteur, ce modulateur élabore un signal carré de sortie R (N) de fréquence de récurrence F_e permettant de commander le RCO des électrovannes EV1 et EV2 en boucle ouverte et lorsque la charge du moteur est maximale,

-un multiplexeur 20, ce multiplexeur comportant trois entrées reliées respectivement aux modulateurs de durée 16, 18 et 19, deux entrées de commande A et B et deux sorties W et Z reliées respectivement aux amplificateurs 21 et 22 de commande des électrovannes EV1 et EV2,

- un premier amplificateur 21 de commande d'électrovanne, cet amplificateur du type "tout ou rien" comportant une première entrée reliée à la sortie W du multiplexeur 20 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN permettant l'étouffement du moteur lors de l'ouverture de la clé de contact 8,

- un second amplificateur 22 de commande d'électrovanne identique au précédent, ce second amplificateur comportant une première entrée reliée à la sortie Z du multiplexeur 20 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN,

- un troisième amplificateur 24 de commande d'électrovanne, cet amplificateur; identique au précédent, comportant une première entrée reliée à la sortie du comparateur de niveau 11 et une seconde entrée qui reçoit le signal ETFF.EN, la sortie de cet amplificateur étant reliée à l'électrovanne EV3 d'enrichissement,

- un quatrième amplificateur 25 de commande d'électrovanne, cet amplificateur, identique au précédent, comportant une première entrée reliée, à travers un comparateur numérique 26, au bus B2 de liaison avec le convertisseur A/N 13 qui fournit la vitesse de rotation N du moteur sous la forme d'un signal numérique,

- un circuit logique de contrôle 23 des modes de fonctionnement des circuits inclus dans le contrôleur, les entrées de ce circuit logique sont connectées aux liaisons 7a, 7b, 7c, 7d, 7e et 7h déjà décrites précédemment, ce contrôleur fournit les signaux suivants: les signaux CMD.1 et CMD.2 de commande du multiplexeur 20, le signal ETFF.EN, un signal REINT.EN autorisant la réinitialisation de l'intégrateur numérique 15, un signal RECOP.EN autorisant l'opération de recopie de la mémoire numérique 17 et un signal V_BCR permettant d'interrompre les signaux d'horloge et d'interdire le passage d'un courant dans les différentes électrovannes un court instant après l'ouverture de la clé de contact 8,

- une alimentation stabilisée 27, du type à diode Zener, reliée en permanence à la source d'alimentation électrique V_B du véhicule, cette alimentation fournissant une tension continue stabilisée V_cc.

[0029] Ce contrôleur peut être construit à partir de circuits numériques, avantageusement réalisés selon la technologie C-MOS (Oxyde-Metal-Semiconducteur-Complementaire), ainsi le contrôleur peut être maintenu en permanence sous tension, à condition toutefois d'interrompre l'horloge pilote du générateur 14 des signaux d'horloges et d'interdire le passage d'un courant dans les amplificateurs de commande des électrovannes, pendant les périodes d'arrêt du moteur; à cet effet, on peut utiliser l'information fournie par le signal de sortie V_BC de la clé de contact 8 du véhicule.

[0030] La figure 7a représente, sous la forme de chronogrammes, les formes d'ondes des signaux d'horloges Ho et Hc fournis par le générateur de signaux d'horloge 14. En fait, le signal d'horloge H_r de fréquence F_c est disponible sous trois formes: un signal d'horloge H_c1 dont la durée est égale à trois pas d'horloge H_o, destiné, notamment, à stabiliser les données internes du contrôleur, un signal d'horloge H_c2 positionné à l'intérieur du signal H_c1 destiné, notamment, à transférer, échantillonner, mémoriser, certaines données internes, un signal d'horloge H_c3, positionné à l'extérieur du signal d'horloge H_c1, destiné, notamment, à la remise à zéro du contenu de certains compteurs. La valeur d₆ la fréquence F_e des signaux d'horloge H_e peut être de l'ordre de la dizaine de Hz, la valeur de la fréquence F. du signal d'horloge H_o étant égale à 2ⁿ.F_c, où l'exposant, n, détermine la précision, ou résolution, du contrôleur en boucle fermée. Ce générateur 14 peut fournir différents signaux d'horloge H_i à H_n à des fréquences intermédiaires entre les valeurs extrêmes F_o et F_c.

[0031] La figure 7b représente, sous la forme de chronogrammes, la forme d'onde du signal de sortie Cλ du comparateur de niveau 11, en regard du signal de sortie M (À) de l'intégrateur numérique 15. La forme d'onde du signal Cλ est idéalisée, en ce sens qu'il constitue un signal d'erreur et qu'alors la période des créneaux est aléatoire; l'état au niveau haut du signal CÀ correspond à un mélange carburé pauvre, donc à un ordre d'enrichissement. Le signal M (λ) oscille autour d'une valeur moyenne indiquée par un trait pointillé, une pente positive correspond à un enrichissement du mélange carburé, inversement une pente négative correspond à un appauvrissement de ce mélange. La valeur numérique du signal M (À) peut être comprise entre les valeurs extrêmes zéro 25 2ⁿ-1.

[0032] La figure 7c représente, sous la forme d'un chronogramme, la forme d'onde des signaux de sortie R (À), R (8) et R (N) des modulateurs numériques de durée 16, 18 et 19. La période de ces signaux est T_c=1/F_c, ces signaux sont au niveau haut pendant un temps T_on correspondant à la période d'ouverture des soupapes des électrovannes et au niveau bas B pendant un temps T_off correspondant au temps de fermeture des soupapes des électrovannes; le rapport cyclique d'ouverture (RCO) des électrovannes est donné par la relation suivante:

[0033] La figure 7d représente, sous la forme d'un chronogramme, la valeur du RCO du signal de sortie R (À) du modulateur de durée 15, en regard du signal de sortie Ci du comparateur de niveau 11.

Convertisseur 13

[0034] La figure 8a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du convertisseur A/N 13 représenté sur la figure 6; ce convertisseur A/N permet de convertir l'information de vitesse de rotation du moteur, disponible sous la forme d'une fréquence, en une donnée numérique adaptée au contrôleur. L'information vitesse de rotation du moteur peut être fournie par le signal électrique de la bobine d'allumage ou tout autre moyen équivalent connu, ce convertisseur doit fournir une donnée de sortie numérique entre une vitesse de rotation inférieure N_i et une vitesse de rotation supérieure N_s. A cet effet, il comprend les éléments suivants connectés en série:

- un moyen de mesure de la période de rotation du moteur, comprenant, connectés en série: un circuit d'horloge 131, une porte logique 132 du type ET, reliée à l'entrée d'horloge CK d'un compteur numérique du type direct 133,

- un registre mémoire 134 de stockage du contenu du compteur numérique précédent,

- une mémoire morte (ROM) 135.

[0035] Le signal d'entrée EN disponible sur la liaison 7e, éventuellement par l'intermédiaire d'un circuit diviseur de fréquence 136, charge cycliquement le contenu du compteur 133 dans le registre mémoire 134 qui comporte une entrée chargement L puis repositionne à la valeur nulle le contenu de ce compteur qui comporte une entrée de remise à zéro CLR. La sortie débordement Co du compteur 133 est reliée à une seconde entrée de la porte 132.

[0036] La figure 8b représente, à titre d'exemple, la caractéristique de conversion de ce convertisseur 13 A/N, la donnée numérique de sortie est disponible sur quatre bits, par exemple sur le bus B2, en deçà d'une vitesse de rotation inférieure N et au-delà d'une vitesse de rotation supérieure N_s, cette donnée est constante; dans la plage des vitesses de rotation comprises entre les valeurs N et N_s, cette donnée numérique de sortie varie linéairement par paliers.

Circuit logique de controle 23

[0037] La figure 9 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit logique de contrôle, des modes de fonctionnement des circuits du contrôleur, ce circuit de contrôle comprend les éléments suivants:

- un circuit 230 de traitement des signaux électriques fournis par les microrupteurs MSW-A et MSW-B, ce circuit élabore: un signal IMP.RALNT en impulsions, indiquant que le moteur quitte la zone A correspondant au régime de ralenti, un signal MS-A correspondant au signal MSW.A échantillonné par le signal d'horloge H_C2 et un signal M.S-B correspondant au signal MSW-B échantillonné par le signal d'horloge H_e2,

- un circuit 231 permettant d'élaborer deux signaux électriques représentatifs de la plage de température de l'eau de refroidissement du moteur: un premier signal V_E1 correspondant à une plage de température inférieure ou supérieure à la valeur θ_F déjà définie, et un second signal V₁₂ correspondant à une plage de température inférieure ou supérieure à une valeur θ_c déjà définie,

- un circuit 232 de traitement du signal de sortie V_Bc de la clé de contact 8, ce circuit est connecté à la liaison 7h qui porte l'information V_BC correspondant à la tension V_B, de la source d'énergie du véhicule, après passage à travers la clé de contact 8; ce circuit élabore trois signaux électriques: un premier signal REG.EN qui autorise le contrôleur à opérer en boucle fermée, un second signal ETFF.EN qui permet de forcer les électrovannes EV1, EV2 et EV3 à la fermeture, durant quelques secondes après l'ouverture de la clé de contact 8 et un troisième signal V_BCR correspondant au signal V_BC régulé en niveau, ce signal V_BCR permet d'interrompre les différents signaux d'horloge et de maintenir, à l'état bloqué, les amplificateurs 21, 22, 24 et 25 de commande des électrovannes,

- un circuit logique de combinaison 233 qui reçoit, sur ses entrées, les signaux suivants: MS-A, MS-B, V_E1, V_E2, E_H, REG.EN; ce circuit logique élabore les signaux de sortie suivants: les signaux CMD.1 et CMD.2 de commande du multiplexeur 20, le signal REINT.EN autorisant la réinitialisation du contenu de l'intégrateur numérique 15 à une valeur correspondant à la grandeur du signal R (8), le signal RECOP.EN autorisant la recopie de la donnée numérique M (À) par la mémoire numérique 17 et un signal auxiliaire FRC.U.EN autorisant le forçage du comptage dans la direction directe de l'intégrateur numérique 15; ce circuit logique comprend des registres mémoires de sortie chargés par le signal d'horloge H_c2.

[0038] La figure 10 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du circuit 230 de traitement des signaux MSW.A et MSW.B représentatifs de la charge du moteur; ce circuit comprend les éléments suivants:

- un circuit permettant d'élaborer un signal RALNT indiquant que le moteur fonctionne dans un régime de ralenti, ce circuit incluant les bascules 234a et 234b du type D, un inverseur 235 relié à l'entrée D de la bascule 234a et une porte logique 236 du type NON-ET, les entrées de cette porte étant reliées aux sorties Q des bascules,

- un circuit permettant de détecter le passage du régime de ralenti aux régimes de charge supérieure, ce circuit incluant une bascule 237 du type D et une porte logique 238 du type NON-OU reliée à l'entrée PR de positionnement au niveau haut de la bascule 237; l'entrée D de la bascule 237 est placée au niveau bas et l'entrée CK est reliée à la porte 236, la sortie Q est reliée à une première entrée de la porte 238.

[0039] Au début de chaque cycle de fonctionnement des électrovannes, le front avant du signal d'horloge H_c2 échantillonne l'état des signaux MSW-A et MSW-B, et les signaux échantillonnés résultants MS-A et MS-B sont disponibles respectivement sur les sorties Q des bascules 234a et 234b, le signal RALNT est au niveau bas pendant le régime de ralenti du moteur, lorsque le moteur quitte ce régime de ralenti, la transition montante de ce signal RALNT échantillonne l'entrée D de la bascule 237, ce qui a pour effet le positionner la sortie Q de cette bascule au niveau bas, le front arrière du signal d'horloge H_c2 par l'intermédiaire de la porte 238 repositionne alors cette sortie Q au niveau haut; il en résulte un signal de sortie IMP.RALNT en impulsion d'une durée d'un demi- pas de l'horloge de base, lorsque le moteur quitte le régime de ralenti.

[0040] La figure 11 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, le circuit 231 permettant d'élaborer les signaux représentatifs des plages de température de l'eau de refroidissement du moteur; ce circuit comprend essentiellement deux comparateurs de tension: un premier comparateur de tension 231a et un second comparateur de tension 231b; les premières entrées de ces comparateurs reçoivent, par la liaison 7C, le signal E_E représentatif de la température de l'eau, la seconde entrée du comparateur 231 a est reliée à une source de tension de référence V_R1 et la seconde entrée du comparateur 231 b est reliée à une source de tension de référence V_R2 différente de V_R1. Le comparateur 231a délivre un signal de sortie V_E, au niveau haut, par exemple, lorsque la température de l'eau est supérieure à une valeur θ_F et le comparateur 231b délivre un signal de sortie V_E2 au niveau, par exemple, lorsque la température de l'eau est supérieure à une valeur θ_c où la valeur de O_c est supérieure à la valeur 8_F.

[0041] La figure 12a représente, sous la forme d'un schéma électrique, une mode de réalisation du circuit de traitement du signal V_BC. Ce circuit reçoit, par la liaison 7h, le signal V_Bc correspondant au signal de mise en route du moteur et conjointement du contrôleur; ce circuit 232 comprend les éléments suivants:

- une cellule de régulation de la tension V_BC, constituée par la résistance série R1, la diode Zener D1 shuntée par la capacité C1, cette cellule délivre un signal de sortie V_BCR,

- deux cellules de retard unidirectionnelle: une première cellule directe constituée par la diode D2, la résistance R2 et la capacité C2, et une seconde cellule inverse constituée par la diode D3, la résistance R3 et la capacité C2,

- une porte logique 232a du type ET, dont une première entrée est reliée, par l'intermédiaire d'un inverseur 232b, à la tension V_BCR et la seconde entrée est reliée à la capacité C2; cette porte délivre un signal de sortie ETFF.EN.

[0042] La figure 12b représente les chronogrammes des principaux signaux associés au circuit de la figure 12a. Au temps to correspond l'instant de fermeture de la clé de contact 8 du véhicule, et au temps t, correspond l'instant d'ouverture de cette clé de contact. Le signal de sortie REG.EN apparaît avec un délai T₁, sur l'instant to, correspondant à la constante de temps de la cellule R2.C2; la grandeur de ce délai T1 est déterminé, notamment, par le délai de mise en température de la sonde à oxygène 5. Le signal REG.EN, autorise le contrôleur à réguler sur le mode boucle fermée. Le signal ETFF.EN apparaît à l'instant t₁ et dure un temps T₂ fixé par la constante de temps R3.C3, la durée de ce temps T2 doit être suffisant, de l'ordre de quelques secondes, de manière à éviter tout phénomène d'auto-allumage lors de l'arrêt du moteur. Les durées des signaux V_Bc et V_BCR sont identiques et égales à la durée de fermeture de la clé de contact 8.

Modes de fonctionnement du contrôleur

[0043] Les modes de fonctionnement du contrôleur sont déterminées par les zones de température et les zones de charge du moteur, ces modes résultent des états des signaux de sortie élaborés par le circuit logique de contrôle 23.

[0044] Mode boucle ouverte:

- Phase de démarrage: le signal REG.EN est au niveau bas pendant une vingtaine de secondes,

- Moteur froid et très froid: Zone 1 des températures.

[0045] Dans ces deux cas, les électrovannes sont commandées par le signal R (θ), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.

- Moteur opérant à la charge maximale - Zone D des charges; le signal REG.EN est au niveau haut.

[0046] Dans ce cas, les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (N), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.

Mode boucle fermée.

- Moteur chaud: Zones 2 et 3 des températures. Ralenti: Zone A de la charge du moteur.

[0047] Les électrovannes EV1 (gicleurs de ralenti) sont commandées par le signal R (λ) et les électrovannes EV2 (gicleurs principaux) sont commandées par le signal R (θ); la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée M (À) de l'intégrateur numérique 15.

- Charge moyenne: Zone B de la charge du moteur.

[0048] Les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (À), la mémoire numérique 17 recopie la donnée numérique M (À) de l'intégrateur numérique 15.

- Charge forte: zonc C de la charge du moteur.

[0049] Les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées par le signal R (N), la mémoire numérique 17 ne recopie pas la donnée numérique M (λ) de l'intégrateur numérique 15.

Modes auxiliaires

[0050] Les modes auxiliaires concernent les étectro- vannes EV3 et EV4 correspondant respectivement à l'enrichisseur et à l'ouvreur de carburateur.

[0051] Lorsque le mélange carburé est pauvre, le signal de sortie CÀ du comparateur 11 est au niveau haut et à travers l'amplificateur de commande 24 autorise l'ouverture de l'électrovanne EV3.

[0052] D'un autre côté, lorsque la vitesse de rotation N du moteur dépasse une valeur déterminée, située entre les limites N et N_s déjà définies, l'électrovanne EV4 actionne l'ouvreur du papillon 43a situé dans la première chambre du carburateur.

Multiplexeur 20

[0053] La figure 13a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation du multiplexeur 20 et des circuits logiques associés aux amplificateurs de commande des électrovannes 21, 22, 24 et 25. Le multiplexeur 20 est double du type (4 entrées→1 sortie), il comporte: deux entrées de commande A et B qui reçoivent respectivement les signaux de commande CMD.1 et CMD.2 élaborés par le circuit logique 23, deux sorties Z et W auxquelles correspondent respectivement les groupes d'entrée X_o à X₃ et Y_o à Y₃, et enfin une entrée decommande auxiliaire ST, laquelle, au niveau haut, permet de forcer au niveau bas les sorties Z et W.

[0054] Les entrées des amplificateurs 21, 22 et 24 des électrovannes EV1, EV2 et EV3 sont reliées respectivement aux sorties des portes logiques 201, 202 et 203 du type "NON-OU", de manière à assurer la fonction étouffement lors de l'ouverture de la clé de contact 8. La première entrée de la porte 201 est reliée à la sortie W du multiplexeur 20, la première entrée de la porte 202 est reliée à la sortie Z du multiplexeur 20, la première entrée de la porte 203 est reliée à la sortie d'une porte 204 du type "NON-OU"; les secondes entrées des portes 201 à 203 sont reliées à la sortie d'une porte 205 du type "NON-OU". La première entrée de la porte 204 reçoit le signal de sortie Cλ du comparateur de niveau 11, et la première entrée de la porte 205 reçoit le signal V_BCR, les secondes entrées des portes 204 et 205 reçoivent le signal ETFF.EN. L'entrée de l'amplificateur 25 de commande de l'électrovanne EV4 est reliée à la sortie d'une porte 206 du type ET, la première entrée de cette porte reçoit le signal de commande OUVR.EN et la seconde entrée le signal V_BCR.

[0055] Les liaisons entre les entrées X, Y et les sorties Z et W du multiplexeur 20 sont données dans le tableau représenté sur la figure 13b. On rappelle que, lorsque l'entrée des amplificateurs 21, 22, 23 et 24 est au niveau bas, le courant traversant les électrovannes est nul, correspondant à l'ouverture de ces électrovannes; pendant la fermeture de la clé de contact 8, le signal ETFF.EN est au niveau bas et le signal V_BCR est au niveau hat, il en résulte que la sortie de la porte 205 est au niveau bas, et que les sorties des portes 201, 202 et 203 sont au niveau complémentaire du niveau des signaux présents sur les premières entrées de ces portes. Lorsque la clé de contact 8 est en position ouverte, le signal ETFF.EN est au niveau haut pendant quelques secondes; il en résulte que les sorties Z et W du multiplexeur 20 sont au niveau bas, conjointement, le signal V_SCR est au niveau bas, d'où il résulte que les sorties des portes 201 à 203 et 206 sont au niveau haut assurant ainsi la fermeture des électrovannes EV1, EV2 et EV3 et l'ouverture de l'électrovanne EV4. Lorsque le signal ETFF.EN retourne au niveau bas, la sortie de la porte 205 est au niveau haut et la sortie des portes 201 à 203 est au niveau bas, d'où il résulte que la consommation électrique de tous les amplificateurs de commande des électrovannes est nulle.

[0056] La figure 14 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation d'un amplificateur de commande pour électrovanne; cet amplificateur comprend, connectés en série: un transistor de commande T1 et un transistor de commutation T2. L'électrovanne EV est reliée à la sortie collecteur du transistorT2 par une liaison 9; lors d'une manipulation de cette liaison 9, celle-ci peut être accidentellement court-circuitée à la masse, ce qui pourrait entraîner la destruction de l'amplificateur. Pour pallier cet effet, l'amplificateur comporte un moyen de protection contre les court-circuits de la liaison 9; ce moyen comprend: une porte logique P du type ET, dont les deux entrées sont shuntées par une capacité C_o, la première entrée de cette porte reçoit le signal de commande de l'amplificateur et la seconde entrée est reliée, à travers une résistance Ro, au collecteur du transistor de commutation; les éléments Ro et Co constituent un réseau passe-haut pour le signal d'entrée E_;.

[0057] Lorsque le signal d'entrée EK, est au niveau haut, il circule un courant I_s dans l'électrovanne EV et le collecteur du transistor de commutation est au niveau haut. Lors d'un court-circuit accidentel de la liaison 9, la tension du collecteur et, consécutivement, la seconde entrée de la porte ET ssont au niveau bas, et ainsi le courant I_s est interrompu. Les résistances R1 et R2 déterminent le courant de saturation des transistors T1 et T2.

Integrateur numérique 15

[0058] La figure 15 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de l'intégrateur numérique, cet intégrateur numérique 15 comprend essentiellement un compteur programmable 151 du type direct/ inverse (UP/DOWN selon les conventions anglo- saxonnes) ce compteur comportant: une entrée d'horloge CK reliée à une porte logique 152 du type ET, une entrée de direction de comptage U/D reliée à la sortie Q d'une bascule 153 du type D, des entrées de données Ao à An-1, une entrée de chargement L des données d'entrée et des sorties reliée à une porte logique 154 du type NON-ET et des sorties d'état des n bascules constituant de compteur 151, ces sorties d'état sont rassemblées sur le bus B3 qui fournit la donnée numérique M (À), ce compteur comporte, en outre, une sortie de débordement CO, reliée à une première entrée de la porte 152 dans le but de bloquer le contenu du compteur à la valeur 2"-1 dans la direction de comptage inverse. Le moyen pour varier le gain de boucle intégral en fonction de la vitesse de rotation du moteur comprend un multiplicateur de fréquence discrète 156, du type BRM, par exemple; les entrées de données M_o à M_i-1 sont connectées au bus B2 qui fournit une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation du moteur, l'entrée d'horloge CK reçoit un signal d'horloge H_o fourni par le générateur de signaux d'horloge 14, ce multiplicateur délivre, sur sa sortie de signal S, un signal d'horloge H_i de fréquence F₁ fonction de la vitesse de rotation du moteur, ce signal d'horloge H, est appliqué à une seconde entrée de la porte 152, d'autre part, une troisième entrée complémentaire de cette porte reçoit le signal d'horloge H_c1 permettant, au départ d'un cycle d'électrovanne, de stabiliser pendant un court instant les données de sortie du compteur 151, dans le but der permettre le transfert de ces données de sortie dans le modulateur numérique de durée 16. La bascule 153 comporte une entrée de donnée D qui reçoit le signal de sortie CÀ du comparateur de niveau 11, une entrée d'horloge CK commandée par le signal d'horloge H_i, deux entrées de commande prioritaire, une entrée PR de positionnement au niveau haut qui reçoit un signal FCR.U permettant de forcer l'incrémentation du compteur et une entrée CLR qui reçoit un signal FCR.D permettant de forcer la décrémentation du compteur; l'entrée PR de la bascule 153 est reliée à une porte logique 155 du type NON-OU, qui reçoit, sur une première entrée, un signal FCR.U.EN d'autorisation de forçage dans la direction de comptage directe et, sur une seconde entrée, un signal INCR d'ordre d'incrémentation. La porte 154 comporte une première entrée qui reçoit un signal REINT.EN d'autorisation de la réinitialisation du compteur et une seconde entrée qui reçoit un signal IMP.RALNT d'ordre de réinitialisation lorsque le moteur sort du régime de ralenti correspondant à la zone I sur la figure 5b.

[0059] L'intégrateur numérique 15 comporte un moyen de réinitialisation du contenu du compteur 151 à la valeur du RCO du signal R (6) de commande des électrovannes, ce moyen de réinitialisation incluant le compteur 157 du type direct et la porte logique 158 du type ET. Le nombre j de bascules du compteur 158 peut être inférieur au nombre n de bascules du compteur 151, dans ce cas, les entrées de données de poids faible A_o à 1_i-1, sont polarisées au niveau bas et les entrées A à A_n-1, sont connectées en correspondance aux sorties d'état P_o-P_j-1 du compteur 158 qui comporte une entrée d'horloge CK reliée à la porte logique 158 et une entrée CLR de remise à zéro qui reçoit le signal d'horloge H_ca; la porte logique 158 comporte une première entrée qui reçoit le signal de sortie R (8) du modulateur numérique de durée 18, une seconde entrée complémentée qui reçoit le signal d'horloge H_c1, et une troisième entrée qui reçoit un signal d'horloge H₂ de fréquence Fo/2^n-j.

[0060] Le fonctionnement de cet intégrateur numérique 15 sera décrit ci-après. Lorsque le signal Cλ est au niveau haut correspondant à un mélange carburé pauvre, la sortie Q de la bascule 153 est au niveau haut et la direction de comptage du compteur 151 est directe, correspondant à un accroissement du contenu de ce compteur, corrélativement lorsque le signal CÀ est au niveau bas, y correspond une décrémentation du contenu du compteur. La liaison entre le sortie CO du compteur 151 et la première entrée de la porte 152 permet, en cas d'avarie de la sonde À, par exemple, l'arrêt du compteur 151 à sa valeur maximale 2^n-1 correspondant à un mélange carburé riche, Le contenu du compteur 157 est remis à la valeur nulle par le signal d'horloge H_c3, puis est incrémenté durant la période de temps pendant laquelle le signal R (0) est au niveau haut, le contenu de ce compteur 157 est transféré dans le compteur 151 sous l'action du signal REINT.EN au niveau bas sur le mode régulation en boucle ouvertue ou par le signal IMP.RALNT au niveau bas, lorsque le moteur quitte le régime de ralenti.

Modulateurs numériques de duree 16, 18 et 19

[0061] Avant d'aborder la description détaillée des différents modulateurs numériques de durée dont la fonction est de varier la valeur du RCO des électrovannes EV1 et EV2, on se reportera à la figure 16a qui représente la structure de bas d'un circuit permettant de moduler la durée, ou largeur, d'une impulsions en fonction d'une variable numérique d'entrée M disponible sur m bits, un tel circuit comprend essentiellement, connectés en série:

- un circuit d'horloge H_x qui fournit un signal d'horloge à une fréquence F_x, fixe ou variable,

- une porte logique P du type ET,

- un compteur C du type programmable inverse, ce compteur comprenant m étages de comptage et comportant: une entrée d'horloge CK, une entrée de chargement qui reçoit un signal de synchronisation S, m entrées de données recevant la donnée numérique M, une sortie d'identification CO du contenu nul de ce compteur, sur cette sortie CO est prélevé le signal de sortie E_o.

[0062] La figure 16b représente un chronogramme des principaux signaux associés au circuit de la figure 16a qui fonctionne comme suit: aux instants t_x, le contenu du compteur C est chargé à la valeur M, ce contenu est alors décrémenté à la cadence du signal d'horloge F_x, jusqu'à la valeur nulle, le compteur est alors maintenu à cette valeur nulle par le couplage de la sortie CO à l'une des entrées de la porte P; la durée d'impulsion du signal de sortie E_o est donnée par la relation suivante:

Modulateur de duree 16

[0063] Le modulateur de durée 16 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle fermée, de varier la valeur du RCO des électrovannes, ce modulateur 16 est représenté, sous la forme d'un schéma synoptique, sur la figure 17a. Il se compose essentiellement de deux modulateurs numériques de durée chaînés:

- un premier modulateur du durée comprenant: un compteur 161 de n bits du type programmable inverse, qui reçoit sur ses n entrées des données A_o ou A_n-_i, le signal numérique M (À) fourni par l'intégrateur 15 sur le bus B3 et une porte logique 162 du type ET,

- un second modulateur de durée comprenant: un compteur programmable 163, de m bits du type inverse dont les m (m inférieur à n) entrées des données Ao à A_m-1 sont connectées à une source de signal numérique fixe C et une porte logique 164 du type ET.

[0064] Le signal d'horloge du premier modulateur numérique de durée est le signal d'horloge Ho de fréquence Fo, tandis que le signal d'horloge du second modulateur est un signal d'horloge H, de fréquence F_i=F_o/2^n-m qui peut être fourni par le générateur 14 des signaux d'horloge; on remarquera en effet, que la constante C qui correspond à un facteur de gain proportionnel ne nécessite pas d'être définie avec une précision de n bits.

[0065] Les signaux de sortie R, (À) et R₂ (À) correspondant respectivement aux premier et second modulateurs numériques sont appliqués aux deux entrées d'un commutateur électronique 165 dont l'entrée de commande C reçoit le signal de sortie CÀ du comparateur de niveau 11.

[0066] La figure 17b représente un chronogramme des principaux signaux associés au modulateur numérique de durée de la figure 17a. Le signal Cλ est représenté sous une forme idéalisée, en effet, la période de ce signal n'est pas aussi régulière puisque celui-ci est fourni par la sonde À qui est effectivement un détecteur d'erreur. Le signal numérique M (À) fourni par l'intégrateur numérique oscille légèrement autour d'une valeur moyenne du fait de la caractéristique non linéaire de la boucle de régulation. La valeur du RCO du signal de sortie R (À) dépend du signe du signal Cλ

Modulateur de duree 18

[0067] Le modulateur numérique de durée 18 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle ouverte, de varier le RCO des électrovannes en fonction de la température du moteur, ce modulateur est représenté, sous la forme d'un schéma synoptique, sur la figure 18. Il comprend un unique modulateur numérique de durée et un moyen électronique permettant de varier la fréquence du signal d'horloge de décrémentation du contenu de ce compteur. Dès maintenant, une première ramarque s'impose; la résolution ou précision de ce modulateur ne nécessite pas d'être aussi élevée que celle du modulateur précédent, du fait qu'il est utilisé uniquement pendant le fonctionnement en boucle ouverte du contrôleur.

[0068] Le modulateur numérique de durée 18 comprend:

- un compteur 181 de m' bits, du type programmable inverse dont les m' entrées de données A_o à A_m'-1, sont connectées en correspondance aux m' bits de poids fort de la donnée numérique Ṁ (À) fourni sur le bus B4 par la mémoire numérique 17,

- une porte logique 182 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 181,

- un multiplicateur de fréquence discrète 183, par exemple, de type BRM, comportant une entrée qui reçoit un signal d'horloge à une fréquence F2=F_o/2^n-m,

- un circuit de programme de température 184, par exemple, une mémoire morte (ROM) adressée par les données du bus B1.

[0069] La fréquence Fx du signal de sortie du multiplicateur 183 est donnée par la relation suivante:

avec

où Nx est la valeur numérique de la programmation des entrées de données du multiplicateur. A titre illustratif, si p le nombre de bits du multiplicateur est égal à huit, les entrées de données A_o, A₁, A₆ et A₇ positionnées au niveau haut, et les entrées des données A₂ à A5 reliées à la sortie de la mémoire de programme de température 184, le coefficient K peut être varié entre l'unité et une valeur égale à 1,3.

[0070] On voit donc, maintenant, que la valeur du RCO des électrovannes en boucle ouverte est égale à la valeur du RCO en boucle fermée, multipliée par un facteur supérieur à l'unité et fonction de la température du moteur, par voie de conséquence, en boucle ouverte, le contrôleur agira pour produire un enrichissement du mélange A/C admis dans les cylindres du moteur.

Modulateur numérique de durée 19

[0071] Le modulateur numérique de durée 19 permet, lorsque le contrôleur fonctionne en boucle ouverte, de varier le RCO des électrovannes en fonction de la vitesse de rotation du moteur; ce modulateur 19 est représenté, sous la forme d'un bloc diagramme, sur la figure 19, sa structure est identique à celle du modulateur 18. Il comprend les éléments suivants:

- un compteur 191 de m' bits du type programmable inverse dont les m" entrées des données Ao à Am"-1 sont connectées aux m" bits de poids fort de la donnée numérique M/(λ) fournie sur le bus B₄ par la mémoire numérique 17,

- une porte logique 192 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 191,

- un mutiplicateur de fréquence discrète 193, par exemple du type BRM, comportant une entrée qui reçoit un signal d'horloge à une fréquence F₃=Fo/2^m-m",

- un circuit de programmation de vitesse 194, par exemple une mémoire ROM adressée par les données du bus B₂.

[0072] Toutes les considérations précédentes relatives au modulateur 18, demeurent valables, et notamment, le choix de la valeur du paramètre m' qui impose la performance de résolution du modulateur et la programmation des entrées du BRM.

Mémoire numérique 17

[0073] La figure 20a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation de la mémoire numérique 17, cette mémoire comprenant les éléments suivants:

- un compteur 171 programmable, du type direct/inverse, comportant une entrée d'horloge CK, une entrée du sens de comptage U/D, une entrée de chargement L, des entrées de données Do à Dn-1 et des sorties des états des étages de comptage Co à Cn-1 qui fournissent, su un bus 8₄ un signal numérique M(λ) qui correspond à la valeur filtrée du signal de sortie M (λ) de l'intégrateur numérique 15,

- un comparateur numérique 172 comportant: des premières entrées Ao à An-1 reliées en correspondance aux sorties Mo à Mn-1 du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15, des secondes entrées Bo à Bn-1 reliées en correspondance aux sorties Co à Cn-1 du compteur 171 précédent et une sortie de comparaison indiquant si la grandeur du signal M (À) est supérieure à la grandeur du signal M/(À),

- des moyens d'incrémentation/décrémentation du compteur 151, incluant: une bascule 173 du type D dans laquelle: l'entrée D est reliée à la sortie de comparaison du comparateur 172, la sortie Q est reliée à l'entrée U/D sens de comptage du compteur 171 et une porte 174 du type ET dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK du compteur 171.

[0074] La vitesse de recopie de cette mémoire numérique 15 est déterminée par la fréquence F_R d'un signal d'horloge H_R de recopie, la recopie du signal M (À) par cette mémoire numérique 15 est autorisée par un signal RECOP.EN au niveau haut; ce signal étant fourni par le circuit logique 23 est appliqué à une première entrée de la porte 174. La fréquence F_R du signal H_R d'horloge de recopie peut être égale à la fréquence de cycle F_e des électrovannes ou à un multiple de cette fréquence selon la vitesse de recopie désirée, ce signal H_R est appliqué à une seconde entrée de la porte 174 et à travers un inverseur 175 à l'entrée d'horloge CK de la bascule 173.

[0075] Lors de la première mise en service du contrôleur 6, il est nécessaire d'initialiser le contenu du compteur 171; à cet effet, une source de tension numérique de valeur Mo est connectée aux entrées de données D_i à D_n-1 de poids fort et les entrées de données D_o à D_i-1 de poids faible sont connectées à un niveau bas, cette source de tension numérique peut être constituée par un potentiomètre numérique alimenté par la source de tension V_cc. Le chargement de cette grandeur numérique Mo dans le compteur 171 s'effectue sous l'action d'un signal INIT.EN d'autorisation de l'initialisation appliquée à l'entrée de chargement L de ce compteur.

[0076] La figure 20b représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation d'un circuit permettant d'élaborer le signal INIT.EN autorisant l'initialisation du compteur 171, ce circuit est essentiellement constitué par un transistor T1, du type NPN, alimenté à partir de la tension continue Vcc stabilisée, fournie par le circuit d'alimentation 27, la base de ce transistor T1 est reliée à la tension Vcc à travers un circuit retardateur incluant les résistances R3, R4 et la capacité C2. Lors de la mise sous tension de ce transistor, la tension au point de jonction de la résistance R2 et du collecteur est au niveau haut durant une fraction de seconde, du fait du réseau retardateur en série avec la base du transistor, ce qui a pour effet d'autoriser le changement de la grandeur Mo dans le compteur 171.

[0077] La mémoire numérique 17 est continuellement alimentée par la tension Vcc d'alimentation; après une première mise en marche du moteur, le contenu de cette mémoire sera la grandeur M (λ), toutefois, en cas d'interruption accidentelle de la tension d'alimentation Vcc, la mémoire numérique pourra être initialisée à nouveau à la valeur Mo.

[0078] La mémoire numérique telle qu'elle vient d'être décrite, a une capacité de stockage de n bits, cette capacité étant égale à celle de l'intégrateur numérique 15, cette condition n'est absolument pas nécessaire la capacité de stockage de cette mémoire numérique est essentiellement déterminée par la nombre de bits m' ou m" des modulateurs numériques de durée 18 et 19. Dans le but de disposer de la dynamique maximale de fonctionnement du contrôleur, le réglage initial du carburateur doit être tel que la valeur de la source numérique Mo soit égale à 2_n-1, dans ce cas, les entrées de données Do à D_n-₂ sont polarisées au niveau bas et l'entrée de données D_n-1 est polarisée au niveau haut.

[0079] Circuits annexes

- un circuit de butée supérieure du signal R (À),

― un circuit de butée inférieur du signal R (λ),

- un circuit permettant de disymétriser le gain de l'intégrateur numérique selon le signe du signal CÀ,

- un circuit permettant d'introduire un retard à l'appauvrissement.

Circuit de butee superieure

[0080] La figure 21 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit de butée supérieure du signal R (À) de régulation en boucle fermée des électrovannes EV1 et EV2, ce circuit est essentiellement constitué par une bascule 28 du type D dans laquelle: le signal de sortie R ( ) du modulateur de durée 16 est appliqué à l'entrée D, le signal de sortie R (N) du modulateur de durée 19 est appliqué à l'entrée d'horloge CK et le signal de sortie ERC.D est prélevé sur la sortie Q.

[0081] Le signal R (À) est échantillonné par le signal R (N). Lorsque la durée du signal R (À) est supérieure à la durée du signal R (N), le signal de sortie FRC.D est au niveau haut; ce signal est relié à l'entrée CLR de la bascule 153; il en résulte que le contenu du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15 est décrémenté.

Circuit de butée inférieure

[0082] La figure 22 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 29 de butée inférieure du signal R (À) de régulation en boucle fermée des électrovannes EV1 et EV2.

[0083] Pour certaines plages de température du moteur, notamment celle correspondant à la zone B définie au début de la description, le RCO du signal R (À) de régulation ne doit pas être inférieur à une grandeur [M (λ)-ΔM]/2ⁿ-1, ΔM étant une grandeur fixe prédéterminée; pour ce faire, un additionneur 291 est prévu entre les sorties de poids dort de l'intégrateur numérique 15 et les entrées de poids fort du comparateur 172 de la mémoire numérique 17. neur 291 comporte des premières entrées Ao-Ap-1 reliées en correspondance aux bits de poids fort du bus B3 et des secondes entrées Bo-Bo-1 reliées à la sortie d'un multiplexeur 292 commandé par le signal d'horloge Hc1, les premières entrées Co-Cp-1 de ce multiplexeur sont connectées au niveau bas tandis que les secondes entrées Do-Dp-1 sont connectées à la grandeur numérique ΔM. Pendant un court instant, correspondant à la durée du signal d'horloge H_c1, la grandeur numérique ΔM est transférée aux entrées Bo-Bp-1 de l'additionneur 291 et sommée à la grandeur M (À). La sortie de comparaison du comparateur numérique 172 est échantillonnée par une bascule 293 du type D qui reçoit sur son entrée d'horloge CK le signal d'horloge H_c2. Le signal de sortie INCR prélevé sur la sortie Q de la bascule 293 indique le signe de l'écart. Lorsque la valeur du RCO du signal R (À) ou son correspondant M (λ) est inférieure à la valeur [M (λ)-ΔM] et que la température du moteur correspond à la zone B, le compteur 151 est forcé dans le sens direct.

Circuits de décalage

[0084] La caractéristique (Figure 3a) signal de sortie- rapport A/C d'une sonde À est abrupte et sensiblement centrée sur le rapport stoechiométrique (λ=1). Le rapport stoechiométrique ne correspond pas toujours au point optimal de fonctionnement en boucle fermée du contrôleur, par exemple, il est quelquefois souhaitable de décaler le point de régulation vers les mélanges carburés pauvres dans le but de réduire la consommation spécifique en carburant ou les quantités de CO et HC émises. Ce décalage peut être obtenu selon deux procédés connus: un premier procédé consistant à rendre asymétrique le gain de boucle intégrale et un second procédé consistant à retarder l'ordre à l'appauvrissement.

Circuit d'asymetrie

[0085] La figure 23 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 30 permettant d'effectuer un contrôle asymétrique du gain de boucle. Ce circuit 30 peut être inséré dans le bus B2, entre le convertisseur A/N 13 et l'intégrateur numérique 15. On rappelle que le gain du contrôle intégral est proportionnel à la fréquence du signal d'horloge d'incrémentation du compteur 151 de l'intégrateur numérique 15 et, d'une manière pratique, en modifiant la grandeur de la donnée numérique de programmation du multiplicateur BRM.

[0086] Le circuit 30 comprend les éléments suivants:

- un multiplexeur double 301 dont l'entrée de commande S est reliée à la sortie du comparateur de niveau 11 qui fournit le signal Cλ, ce multiplexeur comportant deux groupes d'entrées: un premier groupe Xo-X_i-1 et X'_o-X'_i-1 programmées respectivement par les valeurs numériques A et A' et un second groupe d'entrées Yo-Y_i-1 et Y'_o-Y'_i-1 programmées respectivement par les valeurs numériques B et B', la grandeur des facteurs A-A' et B-B" étant prédéterminées; ce multiplexeur comportant deux sorties W_o-W_i-1 et Z_o-Z_i-1,

- une mémoire morte (ROM) 302 comportant un nombre j d'entrées d'adressage à la lecture A_o-A_j-1; les entrées A_o-A_i-1 étant reliées en correspondance aux sorties W_o-W_i-1 du multiplexeur 301, et les entrées A_i-A_j-1 étant connectées en correspondance au bus B2 qui transmet une donnée numérique représentative de la vitesse de rotation du moteur, comme indiqué précédemment,

- un additionneur numérique 303, cet additionneur comportant des premières entrées A_o-A_j-1 reliées en correspondance aux sorties Z_o-Z_i-1 du multiplexeur 301 et des secondes entrées Bo-Bi-1 reliées en correspondance aux sorties Q_o-Q_i-1 de la mémoire ROM précédente les sorties S_o-S_i-1 de cet additionneur sont reliées en correspondance aux entrées M_o-M_i-1 du multiplicateur BRM 156 de l'intégrateur numérique 15.

[0087] Le fonctionnement de ce circuit d'asymétrie est le suivant: la mémoire ROM 302 effectue, par programmation alternativement, sous le contrôle du signal CÀ, le produit de la vitesse de rotation N du moteur par les constantes A et A'; l'additionneur 303 fixe l'origine des produits An et A'N.

[0088] Le circuit d'asymétrie qui vient d'être décrit permet, par le choix de la valeur de A-A' et B-B', de modifier à la demande le gain de boucle intégral, cependant, dans la pratique, une valeur unique de ces paramètres peut être déterminée, alors ce circuit d'asymétrie peut être simplifié et ne comporter que la mémoire ROM 302 adressée, d'une part, par le bus B2 et, d'autre part, par le signal CÀ.

Circuit de retard a l'appauvrissement 31

[0089] La figure 24 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit 31 permettant d'introduire un retard à l'appauvrissement. Le retard à l'appauvrissement varie linéairement dans la plage des vitesses de rotation du moteur situé entre les valeurs Ni et Ns déjà définies, de part et d'autre de cette plage des vitesses, le retard à l'appauvrissement demeure constant; pour ce faire, le circuit 31 comprend les éléments suivants:

- une mémoire morte (ROM) 311, cette mémoire ROM comportant des entrées d'adressage à la lecture; les entrées A_o-A_i-1 étant reliées à une source numérique de grandeur fixe et les entrées A_i-A_f-, étant connectées en correspondance avec le bus B2 qui porte l'information numérique de vitesse de rotation N du moteur,

- un soustracteur numérique 312, ce soustracteur comportant des premières entrées A_o-A_k-₁ reliées à une source numérique de grandeur D fixe et des secondes entrées B_o-B_k-1 connectées en correspondance aux sorties Q_o-Q_k-1 de la mémoire ROM précédente,

- un compteur 313 programmable du type inverse, ce compteur comportant des entrées de programmation P_o-P_k-₁ connectées en correspondance aux sorties S_o-S_k-₁ du soustracteur précédent, une sortie CO indiquant que le contenu de ce compteur a une valeur nulle, une entrée L de chargement reliée à la sortie du comparateur de niveau 11, une entrée CLR de remise à zéro, la sortie CO et la sortie du comparateur de niveau 11 sont reliées respectivement à une première et une seconde entrées d'une porte logique 314 du type NON-OU, la sortie de cette porte étant reliée à l'entrée CLR de ce compteur 313, de plus, ce compteur comporte une entrée d'horloge CK,

- un diviseur de fréquence 315, du type programmable, ce diviseur comportant: une entrée d'horloge CK qui reçoit un signal d'horloge H et une sortie CO reliée à l'entrée d'horloge du compteur 313, des entrées de programmation P_o-P_k-₁ reliées à une source numérique de grandeur P fixe, une entrée L de chargement reliée à une porte logique 316 de type NON-ET, une première entrée de cette porte étant reliée à la sortie CO et une seconde entrée étant reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 317 à la sortie du comparateur de niveau 11.

[0090] Le signal de sortie CÀ^* est prélevé sur la sortie de la porte 314. Le fonctionnement de ce circuit 31 est le suivant: la mémoire ROM 311, ou mémoire de programme, fournit la pente du retard à l'appauvrissement en fonction de la vitesse de rotation N du moteur, le soustracteur 313 permet d'introduire un retard initial à l'appauvrissement, le compteur 315 permet de régler le pas du retard introduit par le compteur 313.

[0091] On voit, maintenant, plus clairement, les avantages que présente un contrôleur électronique de carburation, selon l'invention, les valeurs de réglage du débit des fluides obtenues lors du fonctionnement en boucle fermée peuvent être conservées et utilisées lors du fonctionnement en boucle ouverte. Les valeurs de réglage du débit des fluides en boucle ouverte sont déduites des valeurs en boucle fermée par un facteur multiplicatif fonction de la valeur d'un paramètre de fonctionnement du moteur. Durant les périodes d'arrêt du véhicule, la consommation électrique du contrôleur est extrêmement faible, toutefois l'alimentation électrique du contrôleur peut être interrompue à l'arrêt, le contrôleur comportant des moyens internes de réinitialisation.

[0092] L'invention trouve son application dans les moteurs à combustion interne équipés d'un carburateur ou d'un système d'injection du carburant.

Revendications

1. Contrôleur électronique numérique (6) permettant de réguler le rapport air/carburant (A/C) du mélange fourni à un moteur à combustion interne (1), ce moteur ayant un dispositif d'alimentation en carburant (4), le débit duquel peut être réglé par au moins un électrovanne (E.V) opérant selon un cycle "tout ou rien", des capteurs (7a à 7e) de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et une sonde à oxygène (5) qui est placée sur le trajet des gaz brûlés, contrôleur (6), caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (14) de signaux d'horloge qui fournit des signaux de séquencement (Hi) et un signal (HC) synchrone à la fréquence (Fc) du cycle de l'électrovanne (E.V); un circuit de boucle fermée du type proportionnel intégral à gain variable, lequel circuit de boucle est connecté entre la sonde à oxygène (5) et l'électrovanne (E.V) et comporte, connectés en série: un comparateur de niveau (11) à deux états de sortie qui fournit un signal d'erreur de boucle (C_λ,), un intégrateur numérique (15) ayant une entrée de réinitialisation et une entrée de commande de gain qui reçoit un signal de mesure (B₂) représentatif de la vitesse de rotation (N) du moteur, un premier modulateur numérique (16) du rapport cyclique d'ouverture (R.C.O.) de l'électrovanne ayant une entrée de commande connectée au signal d'erreur de boucle (C_À) et un multiplexeur (20) permettant d'ouvrir le circuit de boucle fermée et d'entrer un signal de réglage en boucle ouverte, ce multiplexeur (20) ayant au moins une entrée de commande (C.M.D.) qui est connectée à un circuit logique de contrôle (23) sensible aux signaux de mesure des conditions de fonctionnement du moteur et sélectionnant le mode de fonctionnement en boucle fermée ou en boucle ouverte; et en ce qu'un circuit de régulation en boucle ouverte est connecté entre l'intégrateur numérique (15) et une autre entrée du multiplexeur (20) et comporte une mémoire numérique (17) ayant des moyens de filtrage et de recopie du contenu de l'intégrateur numérique (15), cette mémoire numérique (17) étant con-, nectée à un second modulateur numérique (18) ayant une entrée de commande connectée à un signal de mesure (B₁) tel qu'un signal de mesure de la température du moteur et la sortie de ce modulateur numérique (18) étant également connectée à l'entrée de réinitialisation de l'intégrateur numérique (15).

2. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégrateur numérique (15) comprend un compteur programmable (151) du type direct/inverse, dans lequel l'entrée d'incrémentation est reliée à la sortie d'un multiplicateur le fréquence discrète (156), ce multiplicateur ayant une entrée d'horloge (Ck) connecté au générateur de signaux d'horloge (14) et des entrées de données qui reçoivent un signal numérique (B2) représentatif de la vitesse de rotation (N) du moteur.

3. Contrôleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compteur programmable (151) inclus dans l'intégrateur numérique (15) est connecté en boucle par l'intermédiaire d'une porte logique (152) disposée entre la sortie du multiplicateur de fréquence discrète (156) et l'entrée d'incrémentation (Ck) de ce compteur.

4. Contrôleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée de direction de comptage (U/D) du compteur programmable (151) est connectée à un circuit de sélection (153) des directions de comptage, ce circuit de sélection comportant des moyens de forçage des directions de comptage.

5. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur numérique (16) comprend deux compteurs programmables chainés par l'intermédiaire d'une porte logique (164); un premier compteur bouclé (161) ayant des entrées de données connectées respectivement aux sorties de l'intégrateur numérique (15) et un second compteur bouclé (163) ayant des entrées de données connectées respectivement à une source de tension numérique (C), les sorties de ces deux compteurs étant connectées aux entrées d'un multiplexeur dont l'entrée de commande est connectés à la sortie du comparateur de niveau (11) a deux états.

6. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second modulateur numérique de durée (18) comprend un compteur bouclé programmable (181), dans lequel l'entrée d'incré- mentation (Ck) est connectée à un multiplicateur de fréquence discrète programmable (183) dans lequel les entrées de données sont connectées respectivement à une source .de tension numérique représentative des conditions de fonctionnement du moteur.

7. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur de durée (28) qui est connectée entre les premier (16) et second (18) modulateurs de durée pour fournir un signal de forçage dans la direction inverse à l'intégrateur numérique (15).

8. Contrôleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon une technologie C-MOS (complémentaire Métal-Oxyde-Semiconducteur) et en ce que le générateur d'horloge est interrompu pendant les périodes d'arrêt du moteur.

9. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur électronique numérique de régulation du rapport air/carburant selon l'une des revendications 1 à 8.

Ansprüche

1. Elektronische digitale Steuerung (6) zur Regulierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/ C) des einem Motor (1) mit interner Verbrennung zugeführten Gemisches, wobei dieser Motor mit einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung (4) ausgestattet ist, deren Durchflußleistung durch wenigstens ein Elektroventil (E.V) reguliert werden kann, das mit einem Zyklus "alles oder nichts" arbeitet, Meßfühlern (7a bis 7e) zur Erfassung der Betriebsbedingungen des Motors und einer Sauerstoffsonde (5), die auf dem Weg der Verbrennungsgase angeordnet ist, wobei die Steuerung (6) dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Generator (14) zur Erzeugung von Taktsignalen enthält, der Folgesteuersignale (Hi) und ein Signal (Hc) liefert, welches synchron mit der Frequenz (Fc) des Zyklus des Elektroventils (E.V) ist; eine geschlossene Schleifenschaltung vom Typ proportional-integral mit variabler Verstärkung umfaßt, die zwischen die Sauerstoffsonde (5) und das Elektroventil (E.V) geschaltet ist und in Reihenschaltung enthält: Einen Pegelkomparator (11) mit zwei Ausgangszuständen, welcher ein Schleifen-Fehlersignal (CA) liefert, einen digitalen Integrator (15) der einen Neuinitiierungseingang und einen Verstärkungssteuereingang aufweist, der ein Meßsignal (B₂) empfängt, welches die Drehgeschwindigkeit (N) des Motors darstellt, einen ersten digitalen Modulator (16) zum Modulieren des zyklischen Öffnungsverhältnisses (R.C.O.) des Elektroventils, der einen Steuereingang aufweist, an welchen das Schleifen-Fehlersignal (Cλ) angelegt ist, und einen Multiplexer (20) der es ermöglicht, die geschlossene Schleifenschaltung zu öffnen und ein Reguliersignal im offenen Schleifenbetrieb einzuspeisen, wobei dieser Multiplexer (20) wenigstens einen Steuereingang (C.M.D.) aufweist, der an eine logische Steuerschaltung (23) angeschlossen ist, welche auf die Meßsignale zur Erfassung der Betriebsbedingungen des Motors anspricht und die Betriebsweise in geschlossener Schleife oder offener Schleife auswählt; und daß eine Schaltung zur Regulierung im offenen Schleifenbetrieb zwischen den digitalen Integrator (15) und einen weiteren Eingang des Multiplexers (20) geschaltet ist und einen digitalen Speicher (17) umfaßt, der Mittel zum Filtern und zum Kopieren des Inhalts des digitalen Integrators (15) aufweist, wobei dieser digitale Speicher (17) an einen zweiten digitalen Modulator (18) angeschlossen ist, der einen Steuereingang aufweist, an welchen ein Meßsignal (B₁) wie ein Motortemperatur-Meßsignal angelegt ist, und wobei der Ausgang dieses digitalen Modulators (18) ebenfalls an den Neuinitiierungseingang des digitalen Integrators (15) angeschlossen ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Integrator (15) einen programmierbaren Zähler (151) vom Typ aufwärts/abwärts umfaßt, dessen Inkrementiereingang mit dem Ausgang eines diskreten Frequenzmultiplizierers (156) verbunden ist, wobei dieser Multiplizierer einen Takteingang (Ck) aufweist, welcher mit dem Taktsignalgenerator (14) verbunden ist, und Dateneingänge aufweist, die ein digitales Signal (B2) empfangen, welche die Drehgeschwindigkeit (N) des Motors darstellen.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Zähler (151), der im dem digitalen Integrator (15) enthalten ist, in eine Schleife geschaltet ist über eine Logik-Torschaltung (152), welche zwischen dem Ausgang des diskreten Frequenzmultiplizierers (156) und dem Inkrementiereingang (Ck) dieses Zählers angeordnet ist.

4. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählrichtungs-Eingang (U/ D) des programmierbaren Zählers (151) mit einer Wählschaltung (153) zum Auswählen der Zählrichtungen verbunden ist, wobei diese Wählschaltung Mittel zum Erzwingen der Zählrichtungen umfaßt.

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Modulator (16) zwei programmierbare Zähler umfaßt, die über eine Logik-Torschaltung (164) hintereinandergeschaltet sind; einen ersten geschleiften Zähter (161) umfaßt, dessen Dateneingänge jeweils mit den Ausgängen des digitalen Integrators (15) verbunden sind, und einen zweiten geschleiften Zähler (163) umfaßt, dessen Dateneingänge jeweils mit einer digitalen Spannungsquelle (C) verbunden sind, wobei die Ausgänge dieser zwei Zähler mit den Eingängen eines Multiplexers verbunden sind, dessen Steuereingang mit dem Ausgang des Pegelkomparators (11) für zwei Zustände verbunden ist.

6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite digitale Dauer-Modulator (18) einen geschleiften programmierbaren Zähler (181) umfaßt, dessen Inkrementiereingang (Ck) mit einem diskreten programmierbaren Frequenzmultiplizierer (183) verbunden ist, dessen Dateneingänge jeweils mit einer digitalen Spannungsquelle verbunden sind, welche die Betriebszustände des Motors darstellt.

7. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Dauer-Komparator (28) umfaßt, der zwischen den ersten (16) und den zweiten (18) Dauer-Modulator geschaltet ist, um ein Signal zum Erzwingen in umgekehrter Richtung zu dem digitalen Integrator (15) zu liefern.

8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in C-MOS-Technologie (Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter) verwirklicht ist und daß der Taktgenerator während der Zeitspannen des Anhaltens des Motors unterbrochen wird.

9. Motor mit interner Verbrennung dadurch gekennzeichnet, daß er eine elektronische digitale Steuerung zur Regulierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfaßt.

Claims

1. Electronic digital controller (6) permitting to adjust the air/fuel (A/C) ratio of the mixture supplied to an internal combustion engine (1), this engine having a fuel supply device the flow rate of which can be adjusted by at least one electrovalve (E.V) operating in an "all or nothing" cycle, probes (7a to 7e) for measuring the conditions of operation of the engine and an oxygen probe (5) placed on the path of the combustion gases, the controller (6) being characterized in that it comprises a clock signal generator (14) supplying sequencing signals (Hi) and a signal (Hc) which is synchronous with the frequency (Fc) of the electrovalve (E.V) cycle; a closed loop circuit of the proportional-integral type and having a variable gain, said loop circuit being connected between the oxygen probe (5) and the electrovalve (E.V) and comprising, connected in series: a level comparator (11) having two output states and supplying a loop error signal (CJ, a digital integrator (15) having a re-initialization input and a gain control input receiving a measurement signal (B₂) representing the rotational speed (N) of the engine, a first digital modulator of the cyclic opening ratio (R.C.O.) of the electrovalve having a control input connected to the loop error signal (CJ and a multiplexer (20) permitting to open the closed loop circuit and to enter an open loop adjustment signal, this multiplexer (20) having at least one control input (C.M.D.) connected to a logic monitoring circuit (23) responding to the measurement signals of the engine operation conditions and selecting the closed loop or open loop mode of operation; and in that an open loop adjustment circuit is connected between the digital integrator (15) and a further input of the multiplexer (20) and comprises a digital memory (17) having means for filtering and copying the content of the digital integrator (15), this digital memory (17) being connected to a second digital modulator (18) having a control input connected to a measurement signal (B₁) such as an engine temperature measurement signal, and the output of this digital modulator (18) being also connected to the re-initialization input of the digital integrator (15).

2. Controller according to claim 1, characterized in that the digital integrator (15) comprises a programmable counter (151) of direct/reverse type the incrementation input of which is connected to the output of a discrete frequency multiplyer (156), this multiplyer having a clock input (Ck) connected to the clock signal generator (14) and data inputs receiving a digital signal (B₂) representing the rotational speed (N) of the engine.

3. Controller according to claim 2, characterized in that the programmable counter (151) contained in the digital integrator (15) is loop-connected through a digital gate (152) arranged between the output of the discrete frequency multiplyer (156) and the incrementation input (Ck) of this counter.

4. Controller according to claim 2, characterized in that the counting direction input (U/D) of the programmable counter (151) is connected to a selection circuit (153) for selecting the counting directions, this selection circuit comprising counting directions forcing means.

5. Controller according to claim 1, characterised in that the digital modulator (16) comprises two programmable counters connected in series through a digital gate (164); a first looped counter (161) having data inputs respectively connected to the outputs of the digital integrator (15) and a second looped counter (163) having data inputs respectively connected to a digital voltage source (C), the outputs of these two counters being connected to the inputs of a multiplexer the control input of which is connected to the output of the two-state level comparator (11).

6. Controller according to claim 1, characterized in that the second digital duration modulator (18) comprises a programmable looped counter (181) the incrementation input (Ck) of which is connected to a discrete programmable frequency multiplyer (183) the data inputs of which are respectively connected to a digital voltage source representing the operational engine conditions.

7. Controller according to claim 1, characterized in that it comprises a duration comparator (28) connected between the first (16) and second (18) duration modulators for supplying a reverse direction forcing signal to the digital integrator (15).

8. Controller according to any of claims 1 to 7, characterized in that it is produced in C-MOS technology (complementary metal-oxide semiconductor) and in that the clock generator is interrupted during the standstill period of the engine.

9. Internal combustion engine, characterized in that it comprises an electronic digital controller for adjusting the air/fuel ratio according to any of claims 1 to 8.

Dessins