Brevet FR2212492A1 — publié le 19740726

La présente invention se rapporte à des régulateurs de vitesse pour moteurs et, plus particulièrement, à des régulateurs de vitesse pour moteurs présentant une caractéristique de contrôle d'abaissement nulle ou programmable. La présente invention peut être utilisée soit avec des moteurs diesel ou des moteurs à explosion à allumage séparé et est particulièrement adaptée pour être utilisée avec des moteurs associés à des systèmes électroniques de commande d'injection de combustible. l'es régulateurs de vitesse pour moteurs précédemment connus présentent une caractéristique de contrôle d'abaissement. C'està-dire que lorsque la vitesse du moteur augmente, la caractéristique de régulation de vitesse baisse soudainement depuis sa valeur de régulation. Parfois, cette baisse soudaine peut atteindre jus qu'd 5 et 10* de la vitesse de régulation et est fortement sensible au vieillissement du système ainsi qu'au vieillissement du moteur. Il est par conséquent souhaitable de procurer un système de régulation de vitesse de moteur qui ne présentera pas un tel abaissement et ne sera pas sensible au vieillissement. En outre, les régulateurs de vitesse précédemment connus n'étaient généralement pas capables de s'adapter à différentes variétés de moteurs.La présente invention surmonte ces difficultés du fait qu'elle utilise l'équipement disponible d'appréciation de vitesse et du fait qu'elle s'adapte tout particulièrement aux moteurs associés à des systèmes électroniques de commande d'injection de combustible dans lesquels l'équipement d'appréciation de vitesse présente un haut degré de finesse. Enfin, la présente invention présente d'autres avantages par rapport à l'art antérieur du fait qu'elle permet d'utiliser dee éléments à état solide et ainsi d'atteindre le but recherché avec un haut degré de fiabilité tout en ntoccupant qu'un volume restreint. La présente invention vise un régulateur de vitesse pour moteur dans lequel la vitesse du moteur est captée et un signal alternatif est engendré dont la fréquence correspond à la vitesse captée. Un signal alternatif est délivré qui présente une fréquence correspondante à une fréquence de référence désirée ou, par conséquent, à une vitesse de régulation désirée. Lorsque le conducteur du véhicule actionne le papillon du moteur pour accroître la vitesse de ce moteur, une boucle à accrochage de phase "s'accroche" sur la vitesse de référence à l'aide d'un comparateur de phase qui détecte la phase des signaux de vitesse captée et de référence et procure un signal de tension continue d'erreur de phase.Le signal d'erreur de phase est amplifié et filtré afin de procurer un signal de commande à courant continu qui est appliqué au dispositif de mise en oeuvre du papillon. lorsque le conducteur actionne le papillon et que davantage de travail est exigé du moteur, le signald'erreur de phase devient plus grand et commande le dispositif de mise en oeuvre du papillon afin d'ouvrir davantage les plaques du papillon et, par conséquent, de maintenir exactement la vitesse du moteur à la valeur de régulation. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à réaliser un régulateur de vitesse pour moteur dépourvu de Ca- raotéristiques d'abaissement et de vieillissement. Un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un tel régulateur de vitesse qui possède une boucle à accrochage de phase qui s'accroche sur une vitesse désirée du moteur en employant un comparateur destiné à comparer les phases de signaux alternatifs correspondant à la vitesse désirée ainsi qu'à la vitesse captée du moteur. Le signal d'erreur résultant est utilisé pour commander le dispositif de mise en oeuvre du papillon du moteur afin de maintenir le moteur à la vitesse de régulation choisie. Encore un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un tel régulateur de vitesse susceptible de stadapter à une grande variété de moteurs et d'entre utilisé avec les équipe ments d'appréciation de vitesse déjà existants. Un autre objet de la présente invention consiste à réali- ser un tel régulateur de vitesse qui s'adapte particulièrement aux moteurs associés à des systèmes électroniques de commande d'injection de combustible possédant un équipement prévis d'appréciation de vitesse. Encore un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un tel régulateur de vitesse qui permet de faire appel à des éléments à état solide afin d'accroftre la fiabilité tout en n'occupant qu'un volume restreint. Ces objets et caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit ainsi que des dessins y annexés, étant bien entendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemples nullement limitatifs. Sur les dessins La Fig. 1 est une représentation schématique d'un système électronique de commande d'injection de combustible pour un mo teur à combustion interne avec lequel le régulateur de vitesse se- lon la présente invention peut être utilisé; La Fig. 2 est un schéma synoptique d 'un régulateur de vitesse selon la présente invention; La Fig. 3 est un schéma synoptique d'une bascule bistable 54 incluse dans un comparateur de phase 50 également représenté à la Fig. 2; La Fig./4 est un diagramme montrant les ondes de tension du comparateur de phase 50; et La Fig. 5 est un diagramme représentant les signaux de fréquence d'entrée du comparateur de phase 50 et les impulsions de sortie de la bascule bistable 54. En se reportant maintenant à la Pig. 1, on y voit un systime électronique de commande d'injection de combustible qui peut autre utilisé avec la présente invention. Ce système est formé d'une unité de commande électronique 10 qui reçoit des signaux depuis un capteur de position 12, un capteur de température 14 et divers capteurs de paramètres 16 associés au corps 20 du papillon. Te capteur de position 12 procure un signal indicatif de la vitesse du moteur. Ce signal peut être délivré par toute source indicative de l'angle du vilebrequin du mateur mais provient do prd- référence du distributeur du moteur. l'es capteurs 16 sont fixée au corps 20 du papillon qui contrôle l'écoulement d'air dans un moteur 27. De corps 20 possède une paire de passages d'air qui le traversent et sont indiqués en 22, la section effective des passages 22 étant contrôlée par des plaques de papillon 24. Ces dernières sont montées sur un axe 26 destiné à contrôler leur rotation. la position angulaire de l'axe 26 et, ainsi, des plaques 24 est contrôlée par le moyen de commande du papillon formé d'un dispositif 18 et d'une pédale 28 connectés par une liaison appropriée 30. Un régulateur de vitesse de moteur 25, réalisé selon la présente invention, reçoit le signal de vitesse délivré par le capteur de position 12 et utilise ce signal pour effectuer la régulation de vitesse du moteur. L'unité de commande électronique 10 est alimentée par une batterie 32 qui alimente également les divers capteurs qui néces tent une alimentation séparée. le signal délivré par l'unité de conmande électronique 10 est utilisé pour commander l'excitation d'un moyen d'injection 34 monté dans la tubulure d'admission 36 du moteur 27 et destiné à adresser un mélange air-combustible qui sera introduit par une soupape d'admission 38, représentée dans sa position ouverte, dans le cylindre 40 du moteur. Le combustible est adressé au moyen d'injection 34 depuis un réservoir 42 par une pompe 44, lequels sont associés à des tubulures appropr ées dtadmis- sion et de retour de combustible. En se reportant maintenant à la Fig. 2, on y voit le régulateur de vitesse 25 selon l'invention qui peut être utilisé avec le système de commande de la Fig. 1. Par conséquent, le capteur de position 12 est agencé pour capter la vitesse du moteur 27 et procurer un signal alternatif de fréquence fs correspondant à la vitesse captée. Un oscillateur 48 inclus dans le régulateur 25 procure un signal alternatif de fréquence f g correspondant à une vitesse désirée de référence. les signaux provenant du capteur de position 12 et de ltos- cillateur 48 sont appliqués à un comparateur de phase 50 du régulateur 25. le comparateur de phase 50 est en fait un détecteur d'erreur de phase de la boucle à accrochage de phase de la Fig. 2 et procure un signal qui dépend de l'erreur de phase entre des sousmultiples des fréquences fs et fg. le signal délivré par le comparateur de phase 50 est appli qud à un amplificateur-filtre 52 qui délivre un signal de commande à courant continu. Ce signal, à son tour, est appliqué au dispositif de mise en oeuvre du papillon 18, lequel peut être un dispositif asservi classique comportant un moyen approprié de rétroaction. Le dispositif 18 actionne le papillon en prévalant sur le conducteur afin de contrôler la vitesse du moteur 27. En fait, dans le contexte de la présente invention, le moteur peut être considéré comme étant un oscillateur commandé par tension. On se reportera maintenant plus particulièrement au comparateur de phase 50. L'erreur de phase est mesurée en radians des fréquences fs et f g lorsqu'il y a déphasage. Le signal délivré par le comparateur de phase 50 est une fonction périodique de la différence de phase entre des sous-multiples desdites fréquences, avec une période égale à un cycle de la fréquence sous-multiple ou à N cycles de la fréquence originale. Le comparateur de phase 50 peut présenter des fonctions de comparaison en dents de scie ou sinusoïdales, comme il est respectivement représenté aux Fig. 4a et 4b, pour lesquelles les gains ont été réglés de manière que les pentes pour zéro soient identiques. En d'autres termes, les fonctions présentent la même caractéristi que de faible signal pour l'erreur de phase de repos nulle. La sortie de crête du comparateur pour des ondes en dents de scie est X fois la sortie de crête du comparateur pour des ondes sinusoida- les. La caractéristique du comparateur pour des ondes en dents de scie sera décrite dans un but dtillustration. les signaux d'entrée (f) provenant du capteur de position 12 et ceux (fg) prove g nant de l'oscillateur 48 se présentent sous la forme de courtes im- pulsions, comme il est représenté aux Fig. 5a et 5b. Si les signaux sont à l'origine sinusordaux, les impulsions peuvent être obtenues depuis les passages par zéro, comme il est bien connu. Comme il apparaît de la Fig. 5, le comparateur de phase 50 peut comprendre une bascule bistable 54 contrôlée par les impulsions fB et fg. l'impulsion f5 est appliquée à la borne de calage S de la bascule 54 et l'impulsion f à la borne de réarmement g ou complémentaire C.Par conséquent, le temps passé dans l'état de calage sera le temps entre les impulsions appliquées,et le si- gnal de sortie de la bascule 54 sera comme il est représenté à la Fig. 50. Il est à remarquer que si la bascule 54 procure une tension positive pour l'état de calage et une tension négative égale pour l'état de réarmement, la tension de sortie moyenne sera une fonction linéaire de l'erreur de phase telle qu'elle est procurée par l'amplificateur-filtre 52. En réglant les paramètres du comparateur de phase 50, on peut obtenir un contrôle d'abaissement nul ou programmé. De plus, un tel contrôle est dépourvu de vieillissement. En résumé, il a été ainsi décrit un régulateur de vitesse pour moteur employant une boucle à accrochage de phase présentant une caractéristique de contrôle d'abaissement nulle ou programmable. Tandis que la présente invention a été décrite en vue de son utilisation avec un moteur associé à un système électronique de commande d'injection de combustible afin de pouvoir utiliser le capteur de vitesse inclus dans ce système, il doit astre entendu que l'invention peut être également utilisée avec d'autres types de moteurs, la seule limitation étant que les moteurs soient pourvus d'un dispositif de mise en oeuvre du papillon tel que le dispositif 18. Tandis que le dispositif 18 a été décrit comme un dispositif asservi, il doit être entendu que d'autres dispositifs de mise en oeurre, comme un moteur couple à courant continu, peuvent être également utilisés. Dans le cas pour lequel l'invention est utilisée avec d'autres types de moteurs, un équipement d'appréciation de vitesse classique, tel qu'un tachymètre à courant alternatif, peut être utilisé. Bien que dans un but d'explication de l'invention une forme de réalisation particulière de celle-ci ait été représentée et décrite, il doit être entendu que divers changements ou modifications évidents à tout homme de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour eela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1. Appareil de régulation de vitesse pour moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il possède un régulateur de vitesse comprenant : un moyen destiné à capter la vitesse du moteur et à procurer un signal alternatif dont la fréquence correspond à la vitesse captée; un moyen destiné à procurer un signal alternatif dont la fréquence correspond à une vitesse désirée du moteur; un moyen destiné à comparer les signaux alternatifs et à procurer un signal d'erreur correspondant à la différence de phase entre ces signaux; et un moyen sensible au signal d'erreur pour procurer un signal de commande de vitesse de moteur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen associé au moteur et sensible au signal de commande pour contr8ler le moteur de manière à maintenir la vitesse désirée du moteur. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen associé au moteur et sensible au signal de commande pour contrôler le moteur de manière à maintenir la vitesse désirée du moteur comprend un dispositif de mise en oeuvre du papillon du moteur. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d'erreur dépend de sous-multiples de la fréquence du signal de vitesse du moteur et de la fréquence du signal de vitesse désirée du moteur. 5. Appareil selon la revendication 1 associé à un moteur à combustion interne équipé d'un système électronique de commande d'injection de combustible du type possédant des capteurs de paramètres du moteur, et notamment un capteur de vitesse destiné à engendrer un signal indicatif de la vitesse du moteur, caractérisé en ce que le moyen destiné à capter la vitesse du moteur est le capteur de vitesse dudit système.