Brevet FR2143516A1 — publié le 19730209

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Jean-Pierre RIVERE, se rapporte à un procédé de sélection électronique de commande d'organes, et en particulier à un procédé assurant la commande de capsules barométriques d'avance ou de retard de moteurs à combustion interne à allumage commandé. De telles capsules commandent le calage de l'allumeur et sont actionnées par la dépression régnant dans la tubulure d'admission du moteur. Si ces capsules barométriques présentent une certaine progressivité de fonctionnement, leur sensibilité et leur rapidité de réponse sont insuffisantes pour faire face aux exigences des réglages anti-pollution des moteurs à combustion interne. Notamment, l'inversion de l'effet de ces capsules en fonction de changements de vitesse et de l'accélération pour assurer une régulation permanente et instantanée des conditions de combustion, ntest pas réalisable par ces solutions connues. La présente invention a pour objet un procédé de sélection électronique permettant, de façon générale, d'analyser un phénomène physique sous forme d'une mesure électrique et de sa variation instantanée traduite par la dérivée de cette mesure, de quantifier celles-ci, et d'entratner, par une commande logique de type "tout ou rien", comportant au besoin des temporisations et différents organes assurant le contrôle de ce phénomène physique.Ce procédé est essentiellement caractérisé par une traduction de phénomène physique en impulsions électriques discontinues, de fréquence proportionnelle à l'intensité du phénomène, une conversion de ces impulsions en une tension proportionnelle à leur fréquence dont on mesure également la variation instantanée sous forme de la dérivée de cette tension, que l'on compare cette tension et la valeur de sa dérivée à des tensions de référence respectives en traduisant ensuite les résultats de ces comparaisons en signaux logiques ternaires zéro, plus ou moins, et en traitant ces signaux suivant un programme de commande logique assurant le contrôle et la régulation des paramètres d'évolution du phénomène. Un tel procédé s'appliquera à tout système de régulation, et tout particulièrement à la commande de sélection de capsules barométriques d'avance ou de retard pour l'allumage de moteurs à combustion interne, en fonction des régimes du moteur, en vue d'en réduire la pollution due à la combustion. L'invention sera mieux comprise par la description ciaprès faite d'une réalisation d'une telle application, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un schéma simplifié des étapes du procédé selon l'invention - la figure 2 représente un schéma de réalisation de son application à la commande de sélection des capsules d'avance et de retard d'allumage d'un moteur à combustion interne - la figure 3 représente le diagramme de coordination des différents signaux de tension, pour l'application selon la figure 2 et la figure 4 représente un logigramme de la commande des électrovannes des capsules de retard, d'avance et de ralenti accéléré, en fonction des signaux recueillis. Le schéma de la figure 1 représente en t l'étape de détection et de mesure du phénomène physique qui peut être, par exemple, une vitesse, et l'organe de mesure peut être un détecteur de vitesse électronique D de type numérique ou analogique, connu en soi. La seconde étape, représentée en 2, est la conversion de la grandeur de mesure précédente en une tension U proportionnelle c à cette grandeur, par exemple à la fréquence des impulsions proportionnelles à la vitesse V de l'exemple ci-dessus. Cette opération de conversion peut alors être réalisée au moyen d'un fréquencemètre connu en soi, de type numérique-analogique ou analogique analogique. On soumet alors directement la tension obtenue U à c un premier comparateur 3 qui est réglé à des niveaux de déclenchement d'interrupteurs fournissant les signaux d'entrée d'un ensemble de commande logique.Parallèlement, on réalise les dérivées de cette tension U dans un dérivateur 4 qui produira un signal de tension c Ud significatif de l'évolution du phénomène mesuré, par exemple une tension proportionnelle à l'accélération angulaire dw /dt, dans le cas d'une mesure de vitesse de rotation cu. Ce signal de tension Ud est traité dans un deuxième comparateur 5 qui, parallèlement à l'opération du premier comparateur 4, met sous forme d'une information logique ternaire discontinue (O, + ou -) la dérivée de la tension de mesure du phénomène, soit l'accélération angulaire, à partir de son signe et d'un seuil de réglage.Enfin, les informations ainsi déduites en 3 et 5 de la tension de mesure et de sa dérivée sont traitées en 6 dans un organe de commande logique programmé transmettant des instructions T à des organes de commande en vue de la réalisation d'une fonction0 A partir d'une combinaison des informations s vitesse et accélération, un moteur à combustion interne peut recevoir un réglage anti-pollution selon l'exemple suivant : Pour une vitesse de rotation inférieure à 4 000 t/m on obtiendra s en en accélération : un retard à l'allumage 29 en décélération : une avance à l'allumage, par commande des capsules du distributeur dans les deux cas ; 30 en régime stabilisé : une coupure de la commande des capsules et le calage de l'allumage uniquement par le dispositif centrifuge 4 en régime de pleine charge : le réglage centrifuge seulement. Pour une vitesse de rotation supérieure ou égale à 4 000 t/m on obtiendra s - en accélération et en décélération : une avance par la capsule - en pleine charge et en régime stabilisé : un réglage centrifuge seulement. Ces résultats sont obtenus en commandant, au moyen d'une logique simple, par les tensions traduisant la vitesse et l'accélération indiquées précédemment, les commutations d'électrovannes mettant en communication les capsules barométriques de retard ou d'avance à l'allumage avec la dépression au collecteur d'admission du moteur. Selon le schéma de la figure 2 qui montre un dispositif de réalisation de l'exemple précédent, un détecteur numérique de vitesse qui peut être à rupteur mécanique, photo-électrique, photo-électronique, à alternateur, ou, comme représenté, à détecteur de proximité magnétique 7 qui transmet les impulsions induites par un organe en rotation du moteur M, par exemple recueillies au passage des dents de la couronne de démarreur 8 du moteur à un organe de mise en forme 9.Celui-ci débite, par l'intermédiaire d'un transistor 10 et d'une résistance r1, dans un intégrateur 11 effectuant l'intégration des impulsions du capteur 7 sous la forme d'une tension ondulée U qui est transformée, par un filtre basse o ias" 12 en une tension continue Uc, qui est soumise aux comparateurs de tension 13, 14 achevant la transformation du signal de vitesse initial en un signal de commande logique ternaire 0, +, -, introduit dans un module de commande logique 15. Les tensions de référence stabilisées Uref des comparateurs 13 et 14 peuvent être obtenues par des piles ou par des diodes Zener, par exemple. Le signal de la tension résultante continue U à la sortie c du filtre 12, exprimant les variations de cette tension continue, est également soumis, à travers un différentiateur 16 à des comparateurs 17 et 18 qui expriment, en fonction d'une tension de référence Uref, les accélérations ou décélérations du moteur sous la forme de signaux logiques ternaires 0, + ou -, à partir de seuils de déclenchement réglables. Ces signaux sont également transmis au module de commande logique 15. Une horloge 19 à basse fréquence, par exemple à fréquence fixe de l'ordre de 30 Hz, éventuellement stabilisée, est reliée d'une part à la base du transistor 10 et d'autre part à une bascule monostable 20 de remise à zéro, par l'intermédiaire d'un transistor 21, d'une capacité-mémoire C montée entre le collecteur v et l'émetteur du transistor t4, l'émetteur étant relié à la masse. Le diagramme séquentiel de la figure 3 montre sur la ligne H le profil des impulsions de tension de l'horloge 19 à fréquence fixe. La ligne C montre des impulsions de tension du capteur de vitesse 7, après leur mise en forme en 9. Ces impulsions correspondent au passage des dents de la couronne du démarreur 8. La ligne I reproduit le signal de tension après intégration en 11, des impulsions du capteur 7. La ligne RAZ-C représente les v impulsions de remise à zéro de la capacité de charge Cv après chaque séquence d'intégration, En fonctionnement, le processus de sélection de commande électronique s'effectue suivant les étapes suivantes a) Enregistrement par des capteurs de proximité excités par un organe de rotation du moteur, d'une série d'impulsions électriques dont la fréquence traduit la vitesse du moteur0 b) Attise en forme et intégration de ces impulsions en une tension ondulée U o c) Conversion de cette tension ondulée en une tension continue U c d) Comparaison de la tension U traduisant la vitesse du c moteur à une tension de référence Uref' et traduction du résultat en signal logique ternaire zéro, plus ou moins. e) Dérivation de la tension U c f) Comparaison de la tension dérivée Ud traduisant l'accélération du moteur à une tension de référence U ef' et traduction du résultat en un signal logique ternaire zéro, plus ou moins. g) Commande par les signaux logiques de vitesse et d'accélération d'un module de commande logique programmé. h) Commande programmée par ledit module des commutations d'électrovannes mettant en action les capsules d'avance et de retard à l'allumage et le ralenti accéléré du moteur. Le module de commande logique 15, illustré par le logigramme de la figure 4, peut être réalisé en tant que calculateur unique ou constituer une partie d'un calculateur plus important traitant également d'autres fonctions du véhicule. Un exemple de programme de commande, réalisé par ce logigramme, est décrit ci-dessous ; les notations suivantes y sont utilisées t Critère d'accélération s 1 supérieure à une accélération A . de référence Ao : 0 nulle (régime stabilisé) Critère de décélération : 1 supérieure à une décélération D . de référence Do : O nulle (régime stabilisé) Contact de pied levé de : 1 contact fermé au pied levé l'accélérateur C : O contact ouvert au uied enfoncé : sur l'accélérateur Critère de vitesse : 1 vitesse supérieure à une V . vitesse donnée Vo :O vitesse inférieure ou égale : à une vitesse donnée Vo Critère de température : 1 température supérieure à une T.Fo température de référence To : O température inférieure à ToF Critère de température : 1 température supérieure à une d'eau chaude T.C. : température de référence Toc : O température inférieure à Toc Ces deux dernières fonctions sont remplies par des thermo-contacts). Critère de rapport de : 1 le ter ou le 2ème rapport est transmission B enclenché O 0 le ler ou le 2ème rapport n'est : pas enclenché Critère de ralenti accéléré : 1 la vitesse du moteur est en décélération : supérieure à une vitesse Ra s V1 de référence : O la vitesse du moteur est : inférieure à une vitesse V1 de référence : Vi de référence E.V.A. - Electrovanne de mise : 1 E.V. excitée - capsule d'avance en action de la : en fonction capsule d'avance nement O O E.Vo non excitée - pas d'avance : à dépression E.V.Ro - Electrovanne de mise : 1 E.V. excitée - capsule de en action de la : retard en capsule de retard : fonctionnement : O ,V. non excitée - pas de retard à : dépression E.V.Ra - Electrovanne de : 1 E.V. excitée ralenti accéléré : O E.V. non excitée En se reportant à la figure 4, on voit que le module de commande 15 comprend d'abord un opérateur logique principal "ET" è six entrées.Celles-ci reçoivent, dans l'ordre du schéma 1) le signal du critère de vitesse V passant par une porte logique "NI" 2) le signal de critère de température d'eau froide T.F. ; 3) le signal de critère de température d'eau chaude T.C., passant par une porte "nui" 4) le signal de critère d'accélération A, passant par une porte "NI" 5) le signal de sortie d'une porte "OU" dont une entrée reçoit le signal du critère de ralenti accéléré en décélération Ra, et l'autre entrée reçoit le signal de sortie d'une porte "ET" dont une entrée reçoit par une porte "NI" le signal de critère de rapport. de transmission B, tandis que l'autre entrée reçoit le signal de sortie d'une porte "OU" ; une entrée de cette dernière porte reçoit le signal de critère de décélération D, et l'autre entrée reçoit par une porte "NI* le signal de contact de pied levé de l'accélérateur C 6) le signal de sortie d'une porte "OU" dont une entrée reçoit également le signal C ci-dessus et l'autre entrée reçoit par une porte "NI" le signal de critère de décélération D. Le signal de sortie de l'opérateur logique principal "ET" est transmis, par une porte "NI", à l'électrovanne de mise en action de la capsule de retard E.V.R. Le module de commande comprend encore un deuxième opérateur "ET" à trois portes d'entrée qui reçoivent, dans l'ordre du schéma 1) le signal de sortie d'une porte "OU dont une entrée reçoit le signal de contact de pied levé de l'accélérateur C, et une autre entrée reçoit le signal de sortie d'une porte "ET" qui reçoit à ses entrées les signaux de critère de décélération D et de rapport de transmission B. 2) le signal de critère d'accélération A transmis par une porte "NI" 3) le signal de critère de ralenti accéléré Ra. Le signal de sortie du deuxième opérateur "ET" est transmis i I'électrovanne de ralenti accéléré E.VORaO Soit P (A,D,V,T,F,T.C.,B,Ra,C) la fonction logique binaire représentant les fonctions E.V.Â0 ou E.V.R. Pour simplifier, on peut remarquer que T.F., T.C. et V sont prioritaires et se mettent en facteur dans la forme Q. On a donc g = V. (T.F.).(T.C0).Q' où Q' est une fonction à déterminer. On peut dresser alors le tableau d'analyse ci-dessous suivant les ordres ci-après - imposer la capsule de retard en accélération - imposer la capsule d'avance en régime stabilisé et en décélération - en décélération et en pied levé, imposer une ouverture positive du papillon de gaz, permettant une meilleure combustion du mélange carburé ; - au-dessus d'un certain régime, interdire la capsule de retard et imposer la capsule d'avance ; - en 1ère et en 2ème vitesse, interdire le fonctionnement de la capsule d'avance et autoriser celui de la capsule de retard - imposer la capsule d'avance pour le démarrage à froid et pour des températures d'eau de culasse trop élevées ; interdire simultanément la capsule de retard - au ralenti normal, imposer, le moteur étant chaud, la capsule de retard. Pour simplifier, on supposera (E.V.A.) = (E.V.R.). On se place dans le cas où (T.F,) = 1 ; (T.C.) = O ; V = O. On obtient le tableau suivant, dans lequel indique un cas dont l'éventualité est impossible. A D C B Ra E.V.A. E.V.Ra 1 1 1 1 f 0 1 1 1 1 1 1 1 O 1 t p O O t 1 1 1 1 0 1 0 1 1 O 1 0 1 1 O t 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 t i 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 O 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 # # 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 # # 0 1 1 1 0 0 0 1 O 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 O O 0 1 0 0 0 0 0 1 O O 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 # # 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 O O O 0 1 0 indique un cas dont l'éventualité est impossible D'où, par déduction des fonctions logiques binaires, on calcule, par l'algèbre de Boole la fonction : E.V.Â. = V (T.F.) (T.C.) À (C + D) Ra + B (C + D)] On en déduit le logigramme de la figure 4, qui permet d'assurer la commande des électrovannes des capsules de retard, d'avance et du ralenti accéléré. A titre d'exemple d'application numérique, on a utilisé les valeurs suivantes pour un cas de réalisation Âo = 0,5 m/s2 Do = 0,5 m/s2 Vo = 400 tr/mn To = + 10 C Toc = + 1050C V1 = 1 300 tr/mn REVENDICATION Procédélde sélection électronique de commande dans lequel on contrôle le calage de l'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne en fonction de ses régimes de vitesse et d'accélération, caractérisé par l'ensemble des opérations de contrôle suivantes a) émission par des capteurs de proximité 7 excités par un organe en rotation b du moteur M, d'une série d'impulsions électriques dont la fréquence traduit la vitesse du moteur, b) mise en forme et intégiation de ces impulsions en une tension ondulée U, à partir d'une horloge basse fréquence 19 et une bascule monostable 20, reliées aux bases des deux transistors (10, 21) émettant respectivement à l'entrée et à la sortie d'un intégrateur (11), une capacité mémoire CV étant placée entre la masse et ladite sortie, c) conversion de cette tension ondulée en une tension continue Uc, à B travers un filtre passe-bas (12), d) comparaison de cette tension U traduisant la vitesse c du moteur à une tension de référence, et traduction du résultat en signal logique ternaire zéro, plus, ou moins, e) dérivation de cette tension Uc, à travers un différenciateur (16), f) comparaision de la tension dérivée Ud traduisant l'accélération du moteur à une tension de référence et traduction du résultat en un signal logique ternaire zéro, plus, ou moins, g) commande, par les signaux logiques de vitesse et d'accélération, d'un module de commande logique programmé 15, h) commande programmée par ledit module des commutations des électrovannes mettant en action les capsules d'avance et de retard à l'allumage et le ralenti accéléré du moteur.