Brevet FR2292114A1 — publié le 19760618

'invention concerne un dispositif de commande pour une installation d'injection de carburant destinée à des moteurs à combustion interne à allumage commandé, la durée d'inJection étant déterminée en fonction de la vitesse de rotation, du débit d'air dans la tubulure d'admission et de la température. Etant donné que les règlements ayant trait aux produits émis par les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne deviennent de plus en plus stricts, le dosage du mélange prend une importance de plus en plus grande. On s'efforce alors d'obtenir un rapport stoechiométrique entre le carburant et l'oxygène contenu dans l'air d'admis- sion aspiré, Comme ce rapport stoechiométrique est souhaitable pour toutes les conditions de fonctionnement du moteur à com- bustion interne, il y a lieu de déterminer, entre autres, le débit d'air et la vitesse de rotation pour le dosage du carburant. DQns une installation d' inJ ec- tion de carburant connue, des impulsions de tension continue sont formées dans un montage de calcul, ces impulsions étant proportionnelles au débit d'air et à la vitesse de rotation du vilebrequin. Ces signaux sont traités ensuite, en tant que signaux analogiques, dans des étages amplificateurs à tension continue. De tels étages à tension continue, servant de calculateurs analogiques, doivent être dtalonnés avec une très grande précision et provoquent des difficultés considérables en ce qui concerne leur stabilité dans une longue période.En outre, les montages de calcul analogique sont très sensibles aux impulsions parasites produites sur les véhicules automobiles, par exemple par l'installation d'allumage ou les indicateurs de direction. En conséquence, l'invention a pour but de créer une installation d'injection de carburant qui scit le plus possible insensible aux parasites et au vieillissement. Cela doit autre réalisé avec un système numérique et avec des groupes de construction simples en vue de donner une possibilité d'intégration, L'invention concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce qu'il permet d'amener avec un intervalle de temps variable, des im pulsions de fréquence variable à un premier compteur, la valeur finale correspondante étant comptée dans un second compteur pour déterminer la durée d'injection avec des impulsions dont la fréquence est également variable. Un montage conforme à l'invention implique l'introduction sous forme de fréquence, ctest-à- dire par voie numérique, de grandeurs telles que débit d'air. La conversion des grandeurs pbysico-mécaniques en grandeurs électriques est suffisamment connue dans l'état de la technique. Un mode de réalisation judi- cieux de l'invention est caractérisé en ce qu'unie mémoire est disposée entre la sortie du premier compteur et l'entrée du second compteur, la reprise dans la mémoire de la valeur finale provenant du premier compteur ayant lieu à la fin de la période de comptage, la reprise dans le second compteur de la valeur provenant de la mémoire étant déterminée par un signal de reprise. Ce signal de reprise est de préférence associé à la position de point mort supérieur atteinte par au moins un piston. On peut cependant utiliser d'autre grandeurs de référence. Pour garantir le rapport stoe- chiométrique entre l'air et le carburant, la durée d'injection doit titre proportionnelle au débit d'air et inversement proportionnelle à la vitesse de rotation. La durée d'injection doit ainsi Outre proportionnelle à la quantité d'air pour une course de piston. Dans le dispositif de commande, cela est obtenu en ce que la période de comptage du premier compteur est fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, la fréquence des impulsions à compter étant proportionnelle au débit d'air dans la tubulure d'admission. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels s - la figure 1 représente un premier dispositif de commande pour une installation d'injection de carburant - la figure 2 est un diagramme d'impulsions correspondant au dispositif de commande de la figure t ; - la figure 3 représente un second dispositif de commande avec un circuit d dactionnement modifié pour la remise à zéro du premier compteur et la com, mande de reprise ; - la figure 4 est un diagram me impulsions correspondant au dispositif de commande de la figure 3 ;; - la figure 5 représente un troisième dispositif de commande avec un autre circuit d'actionnement pour la remise à zéro du compteur et la commande de reprise. Sur la figure 1, la référence numérique 10 désigne un premier compteur (RdK CD 4029) à sens de comptage ascendant. Ce compteur comporte, outre une entrée de remise à zéro 11, une entrée de préparation 12, une entrée de comptage 13 ainsi qu'une sortie multipolaire 14. La multipolarité est indiquée par une flèche double dirigée vers lsen- trée 16 d'une mémoire 17 (CD 4035) présentant une entrée de reprise 18 et une sortie 19 également multipolaire. Après la sortie multipolaire 19 est branchée une porte de reprise 20 (oD 4016) qui présente également une entrée de reprise 21 ainsi qu'une sortie 22. Ud second compteur 25 (CD 4029), branché à la suite, présente une entrée de comptage 26 couplée avec la sortie 22 de la porte de reprise 20.Pour l'introduction des impulsions de comptage, il est prévu une entrée de comptage 28 sur le second compteur 25. Enfin, la sortie 27 du second compteur 25 est suivie d'un étage décodeur 29 (CD 4402) présentant une entrée multipolaire 30 ainsi qu'une sortie 31. Les éléments composants mentionnés ci-dessus constituent le coeur du dispositif de commande et sont soumis aux signaux correspondant aux paramètres individuels tels que vitesse de rotation, débit d'air dans la tubulure d'admission et température. Un capteur de vitesse de rotation 35 fournit à sa sortie 36 une tension rectangulaire présentant un rapport d'impAlsionss 7200 - ), P désignant le nombre des cylindres. Le signal positif de la tension rectangulaire correspond à un angle de vilebrequin (par exemple 6 = 60). 'a pause d'impulsion qui suit complète le temps jusqu' 720 à la durée correspondant à un angle de vilebrequin de z . Si l'on dispose l'impulsion ayant une longueur correspondant à l'angle de vilebrequin i exactement dans le domaine du point mort supérieur d'un piston, ce domaine correspond simultané- ment au domaine d'allumage possible. A la suite de la sortie 36 est branché un inverseur 38 dont la sortie 39 est reliée à un noeud 40. Ce noeud 40 est en liaison d'une part avec l'entrée 12 du premier compteur 10 et d'autre part, avec une entrée de préparation 41 d'une bascule D 42 (CD 4013). Les bascules D sont déjà suffisamment connues dans la littérature. Beur caractéristique distinctive réside dans le couplage sur la sortie d'une impulsion règnant sur l'entrée de préparation, avec le flanc ascendant d'une impulsion de cadence régnant sur une entrée de cadence. La sortie 43 est reliée par l'intermédiaire d'un autre noeud 45 à l'entrée de préparation 46 d'une autre bascule D 47 dont la sortie inversante 48 est en liaison, par l'intermédiaire d'une porte NI 52 avec de remise à zéro Il du premier compteur 10. Une seconde entrée de la porte NI 52 est raccordée à la sortie 36 du capteur de vitesse de rotation 35. Une fréquence de cadence règne sur une entrée 50 qui est couplée, d'une part, par l'intermé- diaire d'un inverseur 51 avec l'entrée de cadence 44 de la bascule D 42 et, d'autre part, directement avec l'entrée de cadence 49 de la seconde bascule D 47. Un débitmètre d'air 54 agit sur un oscillateur 55 présentant une sortie sur laquelle règnent des impulsions ayant une fréquence proportionnelle au débit d'air, ces impulsions étant destinées au processus de comptage du compteur 10. A partir de la sortie 56 de ltosílla- teur 55, ces impulsions arrivent à l'entrée 13 du premier compteur 10 par le conducteur 57. Un oscillateur 60 est branché de façon correspondante devant l'entrée de comptage 28 du second compteur 25, la fréquence de eet oscillateur est fonction de la température. Outre la température, divers autres paramètres peuvent avoir une action sur la fréquence de sortie de l'oscillateur. A titre d'esemple, on peut citer un signal correspondant au démarrage à froid. Un capteur 62 donnant le point mort supérieur d'un piston est couplé, d'une part, avec l'en- trée de reprise 21 d'une porte de reprise 20 par l'intermédiaire d'un commutateur 63 et, d'autre part, avec l'entrée J 65 d'une bascule JE 66 (CD 4027). la sortie 69 de cette bascule constitue en mdme tempe la sortie 70 du dispositif de commande du signal d'injection, L'entrée K 67 de la bascule JE 66 est raccordée à la sortie 31 de l'étage décodeur 29, l'entrée de cadence 68 est raccordée à l'entrée 50 de la fréquence de cadence. Le capteur 62 du point mort supérieur d'un piston peut entre supprimé lorsqu'on branche un étage formateur d'impulsions ou un diviseur 72 (CD 4017) entre le capteur de vitesse de rotation 35 et l'entrée J 65 de la bascule JE 66. Cette possibilité est indiquée par le commutateur 63 qui, au lieu du capteur 62, peut brancher l'étage for- mateur d'impulsions 72 devant l'entrée a 65 de la bascule JE 66. Âvec la possibilité mentionnée en dernier lieu, l'inection se produit à la fin de chaque Z/2ième de l'impulsion produite par le capteur de vitesse de rotation ( Z = nombre des cylindres). Une impulsion destinée à l'entrée J 65 est alors produite par le flanc descendant dans l'étage formateur d'impulsions 72, essentiellement constitué par un diviseur opérant avec le rapport de division i /2 seule chaque I/2ième impulsion arrivant au commutateur 63. La fin de l'impulsion du capteur de vitesse de rotation peut coTncider dans le temps avec le point mort supérieur. Le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 1 sera expliqué dans les meilleurs consditions en se référant à la figure 2. Sur cette figure, on a représenté en 2.1 la fréquence de cadence à l'entrée 50, en 2.2 le signal de cadence inversé par l'inverseur 51 à l'entrée de cadence 44 de la bascule D 42. De façon similaire, on a indiqué en 2.3 le signal de sortie du capteur de vitesse de rotation 35 et en 2.4 son inverse. Â la sortie 43 de la bascule D 42 apparat alors le signal représenté en 2.5. Enfin, on a représenté en 2.6 le signal de sortie à la sortie inversante 48 de la seconde bascule D 47.Une remise à zéro de l'étant de comptage dans le compteur 10 a lieu aux instants indiqués en 2.7, tandis luron a indiqué en 2.8 les instants de reprise du résultat de comptage dans la mémoire 17 à partir du compteur 10. Le diagramme 2.9 donne un exemple des impulsions régnant à l'entrée de comptage 13 et ayant une fréquence fonction du débit d'air. Si aucun signal n'est appliqué à l'entrée de préparation 12 du compteur 10, les impulsions appliquées à l'entrée de comptage 13 sont additionnées (voir diagramme 2.10), la valeur de comptage finale est reprise dans la mémoire 17 aux instants indiqués en 2.8 La remise à zéro a lieu aux instants indiqués en 2.7. *~ > orsque la vitesse de rotation et le débit d'air restent constants, le résultat final dans le compteur 10 reste constant et, par suite, aussi la valeur qui se trouve dans la mémoire 17. Cela est représenté en 2.11. Avec des impulsions ayant la fréquence régnant en 12, les valeurs se trouvant dans la mémoire 17 sont comptées dans le second compteur 25. D'une façon générale, on peut dire que cette fréquence est une fréquence de correction, car on peut y trouver, outre la température, par exemple un enrichissement de démarrage à froid du mélange. Avec le flanc arrière de chaque second signal du capteur 62 (signal de point mort supérieur OT) ou de l'étage formateur d'impulsions 72 a lieu une reprise de la valeur en mémoire 17 en tant que valeur qe départ dans le second compteur 25 effectuant un comptage descendant. Cette valeur initiale est décomptée avec la fréquence de correction, par exemple vers zéro. Ces opérations sont représentées sur les diagrammes 2.13 et 2.14. L'étage décodeur 29 branché après la sortie 27 du second compteur 25 peut être réalisé sous forme de porte NI à plusieurs entrées. Cet étage décodeur 28 fournit un signal à la sortie 31 à l'instant où l'état de comptage dans le compteur 25 est exactement égal à zéro (2.15). Si la fréquence de correction suivante2.12 est inférieure à la fréquence de cadence suivante2.1, ce qui est le cas normal, il se produit un rappel de la bascule JK 66 avec l'impulsion de cadence suivante, comme cela est représenté en 2.16. Ce n'est que lors de 1' arrivée d'un nouveau signal de point mort supérieur OT en provenance du capteur 62 ou du capteur de vitesse de rotation 35 par l'intermédiaire de l'étage formateur d'impulsions 72 (2.13) qu'il apparat à nouveau un signal de sortie à la sortie 69 et, par suite, à la sortie 70 du dispositif de commande. Simultanément, la valeur de comptag Hen mémoire est reprise dans le second compteur 25. Le processus décrit précédemment se repète. Le compteur 25 fonctionne librement. Divers passages par zéro possibles entre deux impulsions d'inJection n'ont aucune action, car ils ne pourraient avoir pour conséquence qu'un nouveau rappel de la bascule JK 66 ayant déjà subi un rappel. Ce n'est que lors de llarri- vée du signal de reprise 2.13 que le compteur 25 reçoit de façon définie le niveau enregistré dans la mémoire 17. Ia durée de comptage descendant entre la reprise et le premier passage par zéro donne une impulsion d'injection (2.16). Il y a lieu de remarquer encore que l'état de comptage représenté en 2.10 et 2.14 dans le domaine montant et le domaine descendant constitue naturellement une fonction en escalier.Pour des raisons de simplicité, on a cependant représenté des droites conne pour toutes les représentations d 'état de comptage qui suivent. 'a figure 3 représente un second exemple de dispositif de commande. Pour l'essentiel, il contient les mimes éléments composants ou les mêmes groupes de construction. Cependant, les impulsions de remise à zéro du premier compteur 10 et les impulsions de reprise dans la mémoire 17 sont formées d'une façon différente de ce qui a lieu dans le montage de la figure 1. Dans ce cas, une bascule D 80 est disposée directement après la sortie 36 du capteur de vitesse de rotation 35. 'a sortie non inversante 81 de la bascule D 80 est reliée à un noeud 85. En ce noeud 85 sont raccordées, d'une part, une entrée 86 d'une porte ET 87 avec une autre entrée 88 et une sortie 89 et, d'autre part, une entrée 90 d'une autre bascule D 91.Tandis que la sortie inversante 92 de cette bascule D 91 est couplée avec l'entrée 88 de la porte M 87, un conducteur 85 va de la sortie non inversante 93 à une entrée 96 dlune autre porte ET 97 avec une seconde entrée 98 et une sortie 99. Cette seconde entrée 98 est reliée à la sortie inversante 82 de la bascule D 80. Les entrées de cadence 83 et 94 des deux bascules D 80 et 91 sont alors directement couplées avec l'entrée 50 destinée à la fréquence de cadence. Le signal de remise à zéro du compteur 10 est formé dans le cas de la figure 3 par l'intermédiaire de la porte ET 87. Le signal de reprise dans la mémoire 17 est formé dans la porte ET 97. Le mode de fonctionnement du dispositif de commande de la figure 3 ne présente pas de-dif- férence par rapport à celui du dispositif de commande de la figure 1. En effet seule la mise en action de l'entrée de remise à zéro du compteur 10 ainsi que de l'entrée de reprise 18 de la mémoire 17 a lieu d'une autre façon. Les diagrammes d'impulsions de la figure 4 permettent d'expliquer la mise en action modidee. Ils correspondent essentiellement à ceux de la figure 2. Ainsi, on a représenté en 4.1 la fréquence de cadence 0 et en 4.2 le signal régnant à la sortie 36 du capteur de vitesse de rotation 35. Les signaux de sortie des bascules D 80 et 91 sont représentés par les diagrammes 4.3 à 4.6. Le signal de remise à zéro du compteur 10 est représenté par le diagramme 4.7 et la reprise de l'état de comptage dans la mémoire 17 à lieu avec le flanc ascendant des signaus représentés en 4.8. On a représenté en 4.9 l'état de comptage du compteur 10 qui n'est intéressant qutentre les lignes verticales voisines représen- tées en trait interrompu. Dans la mémoire sont accumulées des valeurs correspondant à 4.1 O, les différences de montant résultant de la trame du signal 4.2 du capteur de vitesse de rotation suivant la fréquence de cadence fO. On a représenté en 4.11 la fréquence de correction pour le décompte dans le compteur 25 des valeurs se trouvant dans la mémoire 17. Le processus de comptage est mis en marche par des impulsions suivant 4*12 (par exemple à partir du capteur de point mort supérieur Out). 'étage de comptage du compteur 25 correspond au diagramme 4.13.Si l'état de comptage atteint la valeur zére (on peut aussi régler une autre valeur), étage décodeur fournit une impulsion correspondant à 4.14 qui peut avoir une longueur correspondant à la période de la fréquence de correction 4.11. Zia durée d'injection indiquée en 4.15 correspond alors à la durée du comptage descendant de la valeur initiale à zéro. Un autre exemple de mise en action du compteur 10 et de la mémcire 17 est représenté sur la figure 5. Dans ce montage, la sortie 36 est reliée non seulement à la bascule D 80 qui suit, mais aussi à une entrée 101 d'une porte NI 102 et, en parallèle, par l'intermédiaire d'un inverseur 105, à l'entrée de préparation 12 du compteur 10. La seconde entrée 103 de la porte NI 102 est en liaison avec la sortie non inversante 93 de la bascule D 91, tandis que la sortie 104 de cette porte est reliée à l'entrée de remise à zéro Il du compteur 10. Enfin, l'entrée de reprise 18 de la mémoire 17 qui réagit au flanc ascendant est directement reliée à la sortie inversante 82 de la bascule D 80. Un avantage de ce montage consiste dans la durée infinie de l'état de comptage du compteur 10 réglé sur zéro. En ce qui concerne les dispositifs de commande décrits en se référant aux figures 1 5 et 5, le point essentiel est le déroulement de comptage qui a été décrit. L'état de comptage dans le compteur 10 correspond exactement à la valeur voulue de la quantité d'air par course de piston. Enfin, au moyen de la fréquence de comptage du second compteur, on peut tenir compte de toutes les corrections voulues, meme en ce qui concerne leur échelonnement dans le temps. Cela qualifie le dispositif de commande pour un emploi universel dans un domaine étendu d'instAllationsd'inJection de carburant différentes. Suivant une variante du mode de comptage décrit, on peut permuter les fréquences de comptage des compteurs 10 et 25. On enverrait alors au compteur 10 lee valeurs de correction de la fréquence de comptage et on enverrait au compteur 25 une fréquence inversement proportionnelle au débit d'air. 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'invention. REVENI)I CAT IONS 10) dispositif de commande pour une installation d'injection de carburant destinée à des moteurs à combustion interne à allumage commandé, la durée dtinjection étant déterminée en fonction de la vitesse de rotation, du débit d'air dans la tubulure d'admission et de la température, dispositif caractérisé en ce qu'il permet d'amener, avec un intervalle de temps variable, des impulsions de fréquence variable à un premier compteur (10), la valeur finale correspondante étant comptée dans un second compteur (25) pour déterminer la durée d'injection avec des impulsions dont la fréquence est également variable. 20) Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une mémoire (17) est disposée entre la sortie (14) du premier compteur (10) et l'entrée (26) du second compteur (25), la reprise dans la mémoire (17) de la valeur finale provenant du premier compteur (10) ayant lieu à la fin de la période de comptage, la reprise dans le second compteur (25) de la valeur provenant de la mémoire (17) étant déterminée par un signal de reprise. 30) Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu un capteur (62) fournit le signal de reprise à une porte de reprise (20) disposée entre la mémoire (17) et le second compteur (25). 40) Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de reprise est prélèvé au moyen d'un capteur de vitesse de rotation (35) muni d'un étage formateur d'impulsions (72) branché à la suite. 5 ) Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la période de comptage du premier compteur (10) est fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, la fréquence des impulsions à compter étant proportionnelle au débit d'air dans la tubulure d'admission. 60) Dispositif de commande suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la période de comptage du premier compteur comprend, un angle prédéterminé dans le domaine du point mort supérieur, d'au moins un piston au suivant. 70r DiEpositi! de commande suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle prédéterminé est égal à 60 degrés environ. 80) Dispositif de commande suivant l'une ou l'autre des revendications I et 2, caractérisé en ce que la fréquence des impulsions envoyées au second compteur (25) est fonction d'au moins une valeur de correction. 90) Dispositif de commande suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la valeur de correction prévue comprend au moins la température. 10 ) Dispositif de commande suivant l'une ou l'autre des revendications I et 2, caractérisé en ce qu'un étage décodeur (29) est branché à la suite du second compteur (25), la sortie (31) de cet étage décodeur étant reliée à l'entrée de commande (65) d'une bascule (66), l'entrée de rappel (67) de cette bascule (66) étant couplée avec l'en- trée de reprise (21) de la porte de reprise (20), le signal de sortie de cette bascule (66) correspondant à l'impulsion d'insection.