FR2459884A1

FR2459884A1 - Moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2459884A1
Application number: FR8013757A
Authority: FR
Inventors: Fukashi Sugasawa; Haruhiko Iizuka; Yukihiro Etoh; Toshiaki Tanaka
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: IT8049005A0; JPS562432A; AU523996B2; FR2459884B1; CA1137840A; AU5935980A; DE3023181A1; US4337740A; IT1145658B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. SELON L'INVENTION, IL COMPREND DES PREMIERE 1-3 ET SECONDE 4-6 UNITES DE CYLINDRES, UN DETECTEUR 54 DE LA CHARGE A LAQUELLE FONCTIONNE LE MOTEUR, UN PREMIER MOYEN 56 SENSIBLE A UN SIGNAL INDIQUANT UNE FAIBLE CHARGE POUR INTERROMPRE L'ECOULEMENT D'AIR VERS LA SECONDE UNITE, UN SECOND MOYEN 50 POUR FOURNIR UNE QUANTITE DOSEE DE CARBURANT AUX PREMIERE ET SECONDE UNITES, AFIN D'Y OBTENIR UN MELANGE AIRCARBURANT QUELQUE PEU FAIBLE, CE MOYEN ETANT SENSIBLE AU SIGNAL INDIQUANT UNE FAIBLE CHARGE POUR INTERROMPRE LE CARBURANT VERS LA SECONDE UNITE ET AUGMENTER LE CARBURANT VERS LA PREMIERE AFIN D'Y OBTENIR UN MELANGE QUELQUE PEU RICHE; ET UN TROISIEME MOYEN 24 POUR SURVEILLER LA TENEUR EN OXYGENE DANS LES GAZ D'ECHAPPEMENT POUR QUE LE CARBURANT FOURNI AU MOTEUR SOIT CORRECT POUR MAINTENIR LE RAPPORT STOECHIOMETRIQUE AIRCARBURANT. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

I

La présente invention se rapporte à des perfectionne-

ments à un moteur à combustion interne du type séparé ou divisé, pouvant fonctionner sur moins de tous ses cylindres quand la charge du moteur est en dessous d'une valeur donnée. En général, un moteur à combustion interne présente une plus forte efficacité et ainsi une plus forte économie de carburant quand il fonctionne à des conditions de charge plus élevée. Etant donné ce faitdes moteurs à combustion interne du type séparé ou divisé ont déjà été proposés, ayant des cylindres actifs qui sort toujours actifs et des cylindres inactifs qui sont inactifs quand

la charge du moteur est en dessous d'une valeur donnée.

De tels moteurs séparés ou divisés présentent un passage d'admission divisé en première et seconde ramifications, la première ramification étant associée auxcylind7es actifs et la seconde ramification étant associée aux cylindres inactifs, et pourvue d'un clapet d'arrêt. Un système de commande du moteur séparé ou divisé est prévu, qui est sensible à une chute de la charge du moteur en dessous d'une valeur donnée pour fermer le clapet d'arrêt afin d'interrompre l'écoulement- d'air vers les cylindres inactifs et d'interrompre également l'écoiikut ib crbx&myt vers Ues cylindres inactifs, tout en doublant la quantité de carburant fournie auKcylindres actifs afin de faire passer le moteur en mode de fonctionnement divisé ou séparé o il ne fonctionne que sur les cylindres actifs. Cela augmente relativement la charge sur les cylindres actifs, avec pour résultat une plus forte

vo économie de carburant.

De tels moteurs à combustion interne du type séparé ou divise présentent une difficulté parce qu'il se produit un changement brusque du couple donnant une mauvaise sensation aux passagers, quand le fonctionnement du moteur passe entre les modes divisé ou séparé et sur tous les cylindres. Il est de pratique courante de changer le rapport air/carburant quand le fonctionnement du moteur est changé entre les modes divisé ou séparé et sur tous les cylindres afin de supprimer un tel changement de couple. Cependant, cela nécessite un circuit spécial pour contrôler le rapport air/carburant quand le mode du moteur change. La présente invention a par conséquent pour objet un moteur à combustion interne du type séparé ou divisé ayant un dispositif simple pour diminuer le choc résultant des changements brusques de couple se produisant quand le fonctionnement du moteur change entre,es modes divisé

ou séparé et sur tous les cylindres.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique montrant un mode de réalisation d'un moteur divisé ou séparé construit selon la présente invention; et la figure 2 est un schéma des temps utilisé

pour expliquer le fonctionnement de la présente invention.

En se référant maintenant à la figure 1, le repère 10 désigne un bloc moteur contenant une unité de cylindres actifs comportant trois cylindres n0 1 à nh 3 qui sont toujours actifs et une unité de cylindres inactifs ayant trois cylindres n0 4 à n0 6 qui sont inactifs quand la

charge du moteur est en dessous d'une valeur prédéterminée.

De l'air est amené au moteur par un passage d'induction d'air 12 pourvu d'un débitm-t'e d'air 14 et d'une soupape d'étranglement 16 reliée motrice à la pédale d'accélérateur (non représentée) pour contrôler l'écoulement d'air dans le moteur. Le passage d'induction 12 est connecté, en aval de la soupape d'étranglement 16, à un collecteur d'admission 18 divisé en premier et second passages d'admission 18a et 18b. Le premier passage d'admission 18a -h| conduit aux cylindres actifs n0 1 à n0 3 et le second passage d'admission 18b conduit aux cylindres inactifs

n0 4 à no 6.

Le moteur présente également un collecteur d'échappe-

ment 20 divisé en premier et second passages d'échappement a et 20b conduisant des cylindres actifs n0 1 à no 3 et des cylindres inactifs n0 4 à n0 6, respectivement. Le collecteur d'échappement est relié, à son extrémité située en aval, à une gaine d'échappement 22 pourvue d'un capteur 24 des gaz d'échappement et d'un purificateur 26 des gaz d'échappement placé en aval du capteur 24. Le capteur 24 des gaz d'échappement peut avoir la forme d'un capteur d'oxygène surveillant la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement et qui est efficace pour produire un signal

indiquant le rapport air/carburant auquel le moteur fonc-

tionne. Le purificateur 26 des gaz d'échappement peut avoir la forme d'un convertisseur catalytique à trois voies qui effectue l'oxydation de HC et CO et la réduction de NOx afin de diminuer l'émission des agents polluants dans la gaine d'échappement 22. Le convertisseur catalytique présente sa performance maximale au rapport stoechiométrique air/carburant. Etant donné cela, il est préférable de

maintenir le rapport air/carburant à sa valeur stoechiomé-

trique. Un passage 28 de recirculation des gaz d'échappement est prévu, dont une extrémité débouche dans le second passage d'échappement 20b et dont l'autre extrémité débouche dans le second passage d'admission 18b. Le passage 28 contient une soupape 30 de recirculation des gaz d'échappement qui est normalement fermée et es twrte pour permettre la recirculation des gaz d'échappement du second passage 20b d'échappement vers le second passage 18b d'admission, afin de diminuer les pertes de pompage dans les cylindres inactifs n0 4 à n0 6 pendant un mode de

fonctionnement divisé.

La soupape 30 de recirculation des gaz d'échappement est entra née par un premier moyen pneumatique 32 de mise

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en action qui comporte une membrane étendue dans un bottier pour y définir deux chambres sur les côtés opposés de la membrane, et une tige de manoeuvre dont une extrémité est fixée au centre de la membrane et dont l'autre extrémité est en liaison motrice avec la soupape de recïrculation 30. La chambre de travail 32a est reliée à la sortie d'une première vanne à solénoïde à trois voies

34 qui a une entrée en communication avec l'air atmosphé-

rique et une entrée en communication par un conduit 36 avec le second passage d'admission 18b. La première vanne à solénoïde 34 est normalement en une position permettant la communication de la pression atmosphérique avec la chambre de travail 32a du premier moyen de mise en

action 32 afin de fermer la soupape 30. Quand le fonctionne-

ment du moteur passe d'un mode sur tous les cylindres à un mode divisé ou séparé, la première vanne à solénoïde 34 est sensible à un signal d'entraînement d'un circuit d'entraînement qui sera décrit ci-après pour passer à une autre position o une communication est établie entre le second passage d'admission 18b et la chambre de travail 32a du premier moyen de mise en action 32, ouvrant ainsi la soupape de recirculation 30. Tandis que la dépression diminue dans le second passage d'admission 18b, l'ouverture de la soupape 30 diminue pour réduire la quantité des gaz d'échappement en recirculation à travers le passage de recîrculation 28. Cela augmente la dépression dans le second passage d'admission 18b avec pompage dans les cylindres inactifs n0 4 à n" 6 pour augmenter l'ouverture de la soupape 30. Par suite, la dépression dans le second passage d'admission 18b peut être maintenue à une valeur

faible prédéterminée sans atteindre la pression atmosphé-

rique pendant un mode de fonctionnement divisé ou séparé.

Le second passage d'admission 18b est pourvu, à son entrée, d'un clapet d'arrêt 40. Le clapet 40 est entraîné par un second moyen pneumatique de mise en action 42 qui est eisiblement analogue, par sa-structure, au premier moyen 32. La chambre de travail 42a du second moyen de mise en action 42 est reliée à la sortie d'une seconde vanne à solénoïde à trois voies 44 qui a une entrée reliée à l'air atmosphérique et une entrée reliée à un réservoir de dépression 46. La seconde vanne à solénoïde 44 est normalement en une position permettant la communication de la pression atmosphériiue vers la chambre de travail 42a du second moyen de mise en action 42 afin d'ouvrir le clapet 40. En réponse au signal d'entralnement d'un circuit d'entraînement qui sera décrit ci-après, la seconde vanne

à solénoïde 44 passe à une autre position o une communica-

tion est établie entre le réservoir de dépression 46 et la chambre de travail 42a du second moyen de mise en action 42 afin de fermer le clapet d'arrêt 40 pour arrêter ainsi l'écoulement d'air vers les cylindres inactifs n0 4 à no 6 et empêcher le passage des gaz d'échappement introduits dans le second passage d'admission 18b vers le premier passage

d'admission 18a.

Le clapet d'arrêt 40 peut avoir la forme d'une vanne papillon à double face ayant deux plaques se faisant face en relation parallèle et espacée. Un conduit 48 est prévu> dont une extrémité débouche dans le passage d'induction 12 en un point situé en amont de la soupape d'étranglement 16 et dont l'autre extrémité débouche dans le second passage d'admission 18b, l'autre extrémité correspondant à l'espace elitre les plaques du clapet quand le clapet 40 est en position fermée. De l'air, qui est sensiblement à la pression atmosphérique, est introduit par le conduit 48 dans l'espace entre les plaques afin d'assurer que les gaz d'échappement introduits dans le second passage d'admission 18b ne pourront passer vers le premier passage d'admission 18a

à la fermeture du clapet 40.

Un circuit de commande d'injection 50 est prévu, adapté à produire, en synchronisme avec la vitesse du moteur représentée par les impulsions d'allumage d'une bobine d'allumage 52, un signal impulsionnel d'injection de carburant dont la largeur d'impulsion est proportionnelle au débit d'air détecté par le débitmetre d'air 14 et corrigéeselon un signal indiquant le rapport air/carburant du capteur des gaz d'échappement 24. Le signal impulsionnel d'injection de carburant est appliqué directement aux soupapes NI à N3 d'injection de carburant pour fournir

q du carburant aux cylindres respectifs n0 1 à n0 3 et égale-

ment par un circuit 54 de commande de moteur divisé aux soupapes d'injection de carburant N4 à N6 pour fournir

dou carburant aux cylindres inactifs respectifs n0 4 à n 6.

Chacune des soupapes d'injection NI à N6 peut avoir la forme d'une vanne à solénoïde du type par tùt ou rien pouvant s'ouvrir pendant une période correspondant à la largeur de l'impulsion du signal impulsionnel d'injection

de carburant.

Le circuit de commande de moteur séparé ou divisé 54 détermine a charge à laquelle le moteur fonctionne à partir de la largeur de l'impulsion du signal d'injection de carburant. Aux conditions de forte charge, le circuit de commande 54 permet le passage du signal d'injection de carburant vers les soupapes d'injection de carburant N4 à N6 et applique un signal indiquant une forte charge à un circuit d'entraînement dé vannes 56. Le circuit 56 est sensible au signal indiquant une forte charge du circuit de commande 54 pour maintenir les première et seconde vannes à trois voies 34 et 44 dans leur positiorB normale et par suite, la soupape de recirculation 30 est fermée

et le clapet d'arrêt 40 est ouvert pour permettre l'écoule-

ment d'air vers le cylindres inactifs n0 4 à n0 6. En conséquence, le moteur est mis en mode de fonctionnement

sur tous les cylindres.

Quand la charge du moteur tombe en dessous d'une valeur donnée, le circuit de commande 54 interrompt le passage du signal d'injection de carburant vers les soupapes d'injection N4 à N6 et applique au circuit 56 d'entraînement de v8nmes un signal indiquant une faible charge. Le circuit 56 est sensible au signal indiquant

uns faible charge pour appliquer des signaux d'entraîne-

ment au première et seconde vanneà trois voies 34 et 44.

Par suite, la première vanne à trois voies 34 permet la communication entre le second passage d'admission 18b et la chambre de travail 32a du premier moyen de mise en action 32 afin d'ouvrir la soupape de recirculation 30 pour permettre la recirculation des gaz d'échappement par le passage de recirculation 28. Simultanément, la seconde vanne à trois voies 44 permet la communication entre le réservoir de dépression 46 et la chambre de travail 42a du second moyen de mise en action 42 afin de fermer le clapet d'arrêt 40 pour interrompre ainsi l'écoulement d'air vers les cylindres inactifs n0 4 à n0 6. En conséquence, le fonctionnement du moteur passe du mode sur tous les

cylindres à un mode divisé.

Aux conditions de fable charge, le circuit de commande de moteur divisé 54 applique un signal de commande

de changement de constante au circuit de commande d'injec-

tion 50. Il est de pratique courante d'étudier le circuit de commande d'injection pour déterminer la largeur dpmpulsikndu signal impulsionnel d'injection de carburant avec une constante K pendant un mode de fonctionnement sur tous les cylindres et une autre constante 2K double de la constante K pendant un mode divisé. En effet, la quantité de carburant fournie à chacun des cylindres actifs n0 1 à no 3 est doubléependant un mode divisé. Cela a pour raison que la quantité d'air introduit dans chacun des cylindres actifs n0 1 à n0 3 est doublée du fait de la fermeture du clapet d'arrêt 40 quand le fonctionnement du moteur

passe d'un mode sur tous les cylindres à un mode divisé.

Cependant, avec une telle forme traditionnelle, il se produit des changements brusques du couple comme cela est

indiqué par la courbe F de la figure 2, quand le fonctionne-

ment du moteur change entre ses modes sur tous les cylindres et divisés. Afin d'éliminer ces changements brusques de couple, le circuit de commande d'injectkn de carburant 50, est étudié, selon la présente invention, pour déterminer la largeur d'impulsion du signal d'injection de carburant

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avec une constante K pendant un mode de fonctionnement sur tous les cylindres et une autre constante K plus grande que la valeur 2K double de la constante K pendant un mode divisé de fonctionnement, afin que l'on puisse obtenir temporairement un mélange quelque peu pauvre quand le fonctionnement du moteur passe d'un mode divisé à un mode

sur tous les cylindres, et qu'on puisse obtenir temporaire-

ment un mélange quelque peu riche quand le fonctionnement-

du moteur passe d'un mode sur tous les cylindres à un mode

divisé.

Le fonctionnement de la présente invention sera mieux décrit en se référant à la figure 2. En supposant d'abord que le fonctionnement du moteur passe d'un mode divisé à un mode sur tous les cylindres comme cela est indiqué par la courbe A de la figure 2, le rapport air! carburant qui a été maintenu sensiblement à la valeur stoechkmétrique sous le contrôle de contre-réaction du capteur 24 des gaz d'échappement devient pauvre comme cela est indiqué par la courbe D sur la figure 2. La constante K0 par laquelle le circuit de commande d'injection de carburant 50 détermine la largeur d'impulsion du signal

d'injection de carburant pendant un mode divisé est avanta-

geusement préétablie de façon que le couple soit sensible-

me-nt inchangé, comme cela est indiqué par la courbe E de la figure 2, juste avant et après passage du moteur à son

mode sur tous les cylindres.

Ensuite, le rapport air/carburant augmente graduelle-

ment et atteint éventuellement la valeur stoechiométrique en un temps prédéterminé comme cela est indiqué par la courbe DJ de la figure 2, sous le contrôle de contre-réotion du capteur 24 des gaz d'échappement. Avec le rapport air/ carburant croissant, le couple augmente graduellement et atteint une valeur prédéterminéaen un temps prédéterminé

comme cela est montré par la courbe E de la figure 2.

Quand le fonctionnement de moteur passe de son mode sur tous les cylindres à un mode séparé ou divisé comme cela est indiqué par la courbe A de la figure 2, le rapport air! carburant, qui a été maintenu sensiblement à la valeur stoechiométrique sous la commande de contre- réction du capteur des gaz d'échappement, devient riche, comme cela est indiqué par la courbe D de la figure 2. La constante avec laquelle le circuit de commande d'injection de carburant 50 détermine la largeur de l'impulsion du

signal d'injection de carburant pendant un mode de fonctionne-

ment séparé ou divisé, est avantageusement préétablie de façon que le couple soit sensiblement inchangé-comme cela est indiqué par la courbe E de la figure 2, juste avant et après passage du fonctionnement du moteur en mode

divisé ou séparé.

A la suite de cela, le rapport air/carburant diminue graduellement et atteint éventuellement la valeur stoechiométrique en un temps prédéterminé, comme cela est montré par la courbe D de la figure 2, sous la commande de contre-réaction du capteur 24. Avec le rapport air! carburant diminuant, le couple diminue graduellement et atteint une valeur prédéterminée en un temps prédéterminé

comme cela est indiqué par la courbe E sur la figure 2.

Le taux de changement du rapport air/carburant résultant de la commande par contre-réaction du capteur 24 doit être bien choisi en tenant compte du temps de réponse de la commande par contre-réaction afin qu'il n'y ait pas de flottement. D'une telle façon, le couple ne peut changer brusquement, mais varie graduellement,

il n'ya donc pas de choc dans le moteur quand son fonctionne-

ment passe entre ses modes sur tous les cylindres et divisé. Sur la figure 2, la courbe B montre la présence du signal de commande de c hangement; de constante et la courbe C montre les variations du signal indiquant le rapport air/carburant à la sortie du capteur des gaz d' échappement.Q

Bien que le rapport air/carburant s'écarte temporaire-

ment de la valeur stoechiométrique quand le fonctionnement du moteur passe entre s1 modes sur tous les cylindres et divisé, on comprendra que le temps d'écart n'est pas suffisamment long et n'a pas d'effet sur la performance de purification des gaz d'échappement du convertisseur

catalytique 2L.

Comme on l'a décrit ci-dessus, le circuit 50 de commande d'injection de carburant est adapté à déterminer la largeur du signal impulsionnel d'injection de carburant avec une constante K pendant un mode sur tous les cylindres et avec une autre constante Ko supérieure à la valeur 2K qui est le double de la constante K pendant un mode divisé, avec pour résultat un mélange temporairement quelque peu pauvre quand le fonctionnement du moteur passe d'un mode divisé à un mode sur tous les cylindres et un mélange temporairement quelque peu riche quand le fonctionnement du moteur passe d'un mode sur tous les cylindres à un mode divisé. En conséquence, il n'y a pas de changement brusque du couple du moteur et ainsi il ne se produit pas de choc quand le fonctionnement du moteur passe entre ses modes

sur tous les cylindres et divisé.

Tandis que la présente invention a été décrite en se référant à un moteur à six cylindres, on notera que le moteur particulier illustré ne l'est qu'à titre d'exemple et que la structure de la présents invention s'applique facilement à toute structure de moteur séparé

ou divisé.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en

oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.

il 1. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend: des première (1-3) et seconde (4-6) unités de cylindres contenant chacune au moins un cylindre; un détecteur de charge (54) pouvant détecter la charge à laquelle fonctionne ledit moteur et produire un signal indiquant une faible charge quand la charge du moteur est èn dessous d'une valeur prédéterminée; un premier moyen (56) sensible au signal indiquant une faible charge pour interrompre l'écoulement d'air vers ladite seconde unité de cylindres; un second moyen (50) pour fournir une quantité dosée de carburant auxdites première et seconde unités de cylindres afin d'y obtenir un mélange air/carburant quelque peu pauvre, ledit second moyen étant sensible au signal indiquant une faible charge pour interrompre l'alimentation en carburant vers ladite seconde unité de cylindres et augmenter la quantité de carburant fournie à ladite première unité de cylindres afin d'y obtenir un mélange air/carburant quelque peu riche; et un troisième moyen (24) pour surveiller la teneur en oxygène dans les gaz à l'échappement dudit moteur pour contrôler ledit moyen de façon que le carburant fo urni audit moteur soit correct pour maintenir le rapport

stoechiométrique air/carburant.

2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen (30) sensible au signal indiquant une faible charge pour mettre les gaz d'échappement en recirculation dans la seconde unité

de cylindres précitée.