Brevet FR2303164A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régulation du comportement de marche dtun moteur à combustion interne dans un domaine prédéterminé de fonc- tionnement, procédé suivant lequel on modifie, en fonction des dispersions des variations cycliques de la pression moyenne dans la chambre de combustion du moteur, dans des intervalles de temps syn- chronisés en fonction de la vitesse de rotation, les proportions du mélange air-carburant introduit dans le moteur et/ou la quantité de gaz d'échappement recyclés (régulation de marche stable) auquel cas il est produit un signal électrique caractérisant la marche uniforme me du moteur et un signal électrique correspondant qui caractérisé une marche non uniforme du moteur, et on détermine la relation de phase des deux signaux de façon à obtenir pour mesure de la gran- deur de régulation, un signal de comparaison, obtenu par une compa- raison d'une valeur réelle avec une valeur imposée, qui est appliquée d un organe intégrateur de commande, suivant la demande de brevet P 24 34 743.1. La présente invention constitue une addition à la demande de brevet P 24 34 743.1. nie a pour objet d'obtenir un comportement de régulation plus tta- ble du systbme décrit dans le brevet principal. La fonction du système décrit dans le brevet principal est de permettre b des moteurs à combustion interne de fonctionner autant que possible dans un domaine dans lequel les constituants nocifs des gaz d'échappement sont maintenus i une te- neur aussi faible que possible, et/ou la consommation de carburent est réduite su minimum en vue de pouvoir satisfaire aux réglemente concernant la pollution et les gaz d'échappement.Le brevet principal propose, à cet effet, un système qui permet de faire fonction, ner un moteur à combustion interne avec un mélange air-carburant aussi pauvre que possible, c'est-b~dire que le réglage du moteur est effectué dans le sens d'un appauvrissement du mélange, de maniO- re qu'il fonctionne dans une plage correspondant à des gaz d'échappement contenant relativement peu de constituants polluants et avec une faible consommation de carburant; b cet égard, il est très important de pouvoir établir et régler avec précision le point de fonctionnement désiré du moteur correspondant à la limite d'appau- vrissement.DU fait que l'instabilité de marche d'un moteur est d'autant plus grande qu'on a'écarte plus du rapport stoéchiomètrique (coefficient d'air i), les variations de la pression dans les cylindres du moteur correspondant, qui déterminent l'instabi- lité de marche, sont mesurées dans le système faisant l'objet du brevet principal, de manière à pouvoir faire intervenir les varier tions de couple provoquées dans les cylindres du moteur par les va~ riations de pression, et déterminées de façon à produire à partir des variations d'accélération du vilebrequin un signal d'Lnstabiu- té de marche qui est synchronisé en fonction de la vitesse et qui est traité en vue de produire un signal de commande. Dans ce but, le système faisant l'objet du brevet principal est agencé de manière qu'on puisse produire, lors du passage d'un repère prévu sur le vilebrequin du moteur, un signal, de préférence par voie inductive, ce signal étant appliqué par l'intermédiaire d'un étage de conformation d'impulsions à un circuit de comparaison de phase. Simultanément, ce signal est appli qué, après une double intégration, à un oscillateur commandé par tension et dont le signal de sortie est appliqué à une seconde entrée du circuit comparateur de phase. De cette manière, on obtient ce qu'on appelle un circuit à boucle verrouillée en phase. La fonction de ce circuit est de déterminer l'intervalle de temps s'écoulant entre le passage de repères disposés sur la périphérie du vilebrequin et l'excitation d'un système électronique de simulation qui sert de système de comparaison, qui tourne en synchronisme avec la vitesse de base du vilebrequin du moteur, mais qui n'est cependant pas soumis aux variations cycliques dont le traitement permet d'obtenir le signal de commande. 3n d'autres termes, les deux entrées du circuit de comparaison reçoit vent, d'une part, un signal correspondant à des variations positives ou négatives de l'accélération et engendrées par l'étage de conformation d'impulsions branché en amont, et, d'autre part, un signal qui correspond à une marche pratiquement uniforme du moteur. Le signal de sortie du second étage d'in tégration, qui correspond à la vitesse de rotation du vilebrequin ou à la vitesse de rotation du moteur, est converti en un courant proportionnel et il sert à charger un condensateur, la charge de ce condensateur étant cependant commandée par le signal de sortie du circuit de comparaison de phase qui correspond à la variation du temps de rotation du vilebrequin; en conséquence, la charge du condensateur s'effectue proportionnellement au produit de l'écart de temps de marche par la vitesse de rotation et la tension appliquée au condensateur est proportionnelle à ces valeurs.En particulier, on a représenté un tel circuit en figure 3 du brevet principal; le signal transmis par l'intermédiaire du condensateur, chargé proportionnellement à la vitesse de rotation, parvient à 1' entrée de noninversion d'un amplificateur opérationnel branché comme un compara teur et dont l'autre entrée reçoit une valeur imposée.La sortie de 1' amplificateur opérationnel est reliée à une bascule bistable qui produit, à sa sortie, un signal de valeur binaire "1" et un signal de valeur binaire won. Lorsqu'un signal "0" apparaît à la sortie de la bascule, un organe de commande à fonction d'intégration, branché en série et qui se présente sous la forme d'un amplificateur opérationnel, assure une intégration dans le sens positif, c'est dire que la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel croit;; lorequ'on obtient à la sortie de la bascule un signal de valeur '11", et que pour ce circuit déterminé, la valeur réelle est supérieure à la valeur imposée, le signal de sortie de l'amplificateur opération~ nel (organe de commande) tend vers zéro. À l'aide d'une impulsion d 'horloge, qui est fournie indirectement par la sortie du circuit de comparaison de phase (pour parler plus précisément, il s'agit d'un circuit amplificateur branché en aval), la bascule est à chaque fois excitée. Dans le circuit de type connu, on obtient un comportement problématique lors de la régulation, à savoir quand, en cours de marche du moteur sur un point correspondant à un appareil extrêmement pauvre, il se produit une correction du coefficient (c'est-8rdire une modification du mélange air-carburant) par variation de la quantité de carburant introduite dans le sens d'un enrichiesement s il en résulte une augmentation du couple du moteur et une variation positive de l'accélération qui ne représentent alors plus fondamentalement une instabilité de marche, mais au contraire, il est souhaitable que le système de régulation oblige l'organe de commande à effectuer une correction supplémentaire du coefficient 7 dans le sens d'un enrichissement. Cela peut conduire à une certaine instabilité ou bien à un comportement oscillant du système de régulation. Le problème auquel se rapporte l'invention, à savoir celui d'obtenir un comportement de régulation plus stable dans le cas d'une marche dans des conditions de très fort ap pauvrissement, est résolu à l'aide du système selon l'invention, en ce que l'application du signal de comparaison produit par l'organe de commande en vue d'éliminer une influence systématique d'écarts à des instants de variations positives de l'accélération est supprimée, alors que le degré d'appauvrissement existant dans le mélange air-carburant est conservé Du fait qu' une telle régulation réagit seulement à des variations négatives de l'accélération, et que l'influence de variations positives de l'accélération, qui sont imputables à un enrichement parfaitement désiré du mélange air-carburant introduit dans le moteur, n'intervient plus, on assure également toujours l'enrichement seulement dans la mesure où il correspond aux besoins du moteur pour obtenir un point de fonctionnement stable dans une plage désirée de marche en condition d'appauvrissement . le comportement de régulation est, par conséquent, exempt d' oscillations et le point de fonctionnement désiré dans chaque cas peut être établi sans avoir à traverser une zone de comportement de réglage instable L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin unique annexé représentant schématiquement un exemple de réalisation de l'invention O La bascule bi-stable, commandée par le comprarateur déjà cité, porte sur le dessin la référence 1; la commande du comparateur, qui porte la référence 38 dans le brevet prlnci- pal, s'effectue par l'intermédiaire de la borne d'entrée 2 de la bascule bi-stable 1 et qui est, par conséquent, amenée dans une position de commande dans laquelle elle fournit, à sa sortie, un signal binaire "1" . Par l'intermédiaire de la borne 3 du circuit, la bascule bistable 1 reçoit un signal d'horloge qui ramène cette bascule dans son état initial où il apparaît à sa sortie un signal binaire "O". Le signal d'horloge est produit par un transistor de commande qui est relié par son entrée à la sortie du circuit de comparaison de phase .On obtient ainsi le fonctionnement suivant : le circuit de comparaison produit à sa sortie de courtes impulsions quand, lors de comparaison de valeur réelle à la valeur imposée, la valeur réelle est supérieure à cette valeur imposée, de sorte qu'on obtient à la sortie de la bascule bistable 1 un signal 1 et que l'organe intégrateur de commande, qui est branché en série avec la bascule bistable I par l'intermédiaire d'une résistance 4 et qui est agencée sous forme d'un amplificateur opérationnel 5, produit à sa sortie un signal tendant vers zéro Du fait que le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 5 est appliqué à l'appareil de commande par exemple d'une installation électronique d'injection de carburant on peut obtenir, par un allongement ou un raccourcissement des im- pulsions d'inJection de carburant, une modification de composition du mélange air-carburant. Dans le cas d'une valeur réelle inférieure à la valeur imposée, l'entrée d'excitation de la bascule bistable 1 ne reçoit alors plus aucune impulsion et le signal "O" appliqué à 1' organe intégrateur de commande est intégré par celui-ci dans le sens positif. Dans le circuit décrit ci-dessus, le signal représentant la stabilité de marche, qui est déterminée par l'expression #( # T) , et qui correspond à des variations posi T tives et négatives de l'accélération angulaire, est traité de la mFme manière, ce qui signifie qu'aussi bien pour des variations positives que pour des variations négatives de l'accélération angulai- re, on effectue une correction du coefficient > à l'aide d'une variation de la quantité de carburant injecté dans le sens d'un enrichissement pour la régulation de points de fonctionnement correspondant à un appauvrissement estrdme. Cela conduit cependant à une augmentation du couple et, par conséquent, à nouveau à une va- riation positive de l'accélération qui ne se traduit cependant plas par une instabilité de marche, mais qui permet d'obtenir l'adaptation désirée de la valeur réelle à la valeur imposée, de sorte que le circuit de régulation, selon l'invention, produit cependant, également, un signal d'instabilité de marche. Suivant une caractéristique de 1' inven- tion, il ne se produit, pour des variations positives de l'accélé- ration, aucune correction de la quantité de carburant injectée, mais le degré d'appauvrissement précédemment existant et le point de fonctionnement correspondant sont déterminés, par exemple du fait que l'organe intégrateur de commande est isolé du signal qui est appliqué à son entrée d'inversion. En conséquence, pour de fortes variations positives de l'accélération, la pente d'intégration est réduite à zéro.Dans le cas du circuit représenté, il est prévu, lorsqu'il se produit des variations positives de l'accélération, un contacteur à rupteur 6 qui est placé dans le conducteur d'entrée aboutissant à l'organe intégrateur de commande 5 et qui s'ouvre chaque fois que le circuit de régulation est sollicité par des va nations positives de l'accélération. Dans ce but, le contacteur à rupteur 6 est commandé par l'intermédiaire d'une borne d'entrée 7 par un signal qui peut être dérivé directsaent du circuit de compa raison de phase et est dimensionné F et agencé de manière que, lors- qu'il se produit des variations positives de 11 accélération, le contacteur à rupteur 6 s'ouvre. Dans un exemple avantageux d'application de l'invention, ce contacteur à rupteur est constitué par un transistor à effet de champ qui est branché dans le conducteur d'alimentation de l'organe intégrateur de commande 5 et qui se bloque lors de variations positives de l'accélération. En fonctionnant dans des conditions d'appauvrissement extreme, on obtient ainsi un comportement plus stable du régulateur et on obtient, en outre, une plage d'intégration proportionnelle à la vitesse car le système n'intervient essentiellement que pour des variations négatives d'accé aération, Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention0 REVEND ICÂT IONS 1.- Procédé de régulation du comportement de marche d'un moteur à combustion interne dans un domaine prédéterminé de fonctionnement, procédé suivant lequel on modifie, en fonction de dispersions des variations cycliques de la pression moyenne dans la chambre de combustion du moteur, dans des intervalles de temps synchronisés en fonction de la vitesse de rotation, les proportione du mélange air-carburant introduit dans le moteur et/ou la quantité de gaz d'échappement recyclée (régulation de marche stable), auquel cas il se produit un signal électrique caractérisant la marche uniforme du moteur et un signal électrique corres- pondant caractérisant une marche non uniforme du moteur, et on dé- termine la relation de phase des deux signaux de façon à obtenir pour mesure de la grandeur de régulation, un signal de comparaison obtenu par une comparaison d'une valeur réelle avec une valeur imposée, qui est appliqué à un organe intégrateur de commande, caractérisé en ce qu'on interrompt la fourniture du signal de comparaison par 1' organe de commande en vue d'une élimination d'une inflzlr ence systématique d'erreurs à des instants de variations positives de l'accélération et on conserve le degré existant d'appauvrissement du mélange air-carburant. 2.- Dispositif de régulation du comportement de marche d'un moteur à combustion interne en vue de mise en pratique du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le conducteur d'alimentation de l'organe intégrateur de commande (5), un contacteur à rupteur (6) qui est commandé dans un sens d'ouverture pour des variations positives de l'accélé- ration. 3.- Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contacteur à rupteur est agencé sous forme d'un transistor à effet de champ (6) dont l'entrée est reliée à la borne de sortie d'un circuit de comparaison de phase indiquant des variations positives et négatives d'accélération du vilebrequin.