Brevet FR2466618A1 — publié le 19810410

-1- La présente invention se rapporte en général à un système de contrôle de combustible pour un moteur à combus- tion interne et, plus particulièrement, à un tel système de contrôle de combustible pour un véhicule présentant un rap- port puissance/poids élevé et au moyen duquel un signal de la puissance commandée par l'opérateur est comparé à un signal de puissance décelée afin de contrôler la réponse du moteur à la différence entre ces signaux. Alors que la présente invention va être décrite en liaison avec un moteur de type diesel, il doit être enten- du que les principes fondamentaux de l'invention s'appliquent également aux moteurs à allumage commandé. Dans un moteur diesel classique avec une unité de commande d'alimentation en combustible électronique, le contrôleur fonctionne générale- ment en contrôleur de vitesse et dans de nombreux cas ce type de contrôle donne entière satisfaction. Cependant, avec un véhicule de tourisme présentant un rapport puissance/poids relativement élévé, la réponse de ce véhicule, ou sa manoeu- vrabilité, souffre quelque peu de la commande effectuée par un dispositif classique de contrôle de vitesse, puisque de petites variations de l'entrée de commande de l'opérateur donnent naissance à de grandes variations du couple de sor- tie du moteur. Dans les moteurs classiques à allumage commandé, avant l'application des sévères contraintes de contrôle d' émission des gaz d'échappement et leur fonctionnement en ré- gime très pauvre pour améliorer l'économie de combustible, ces moteurs étaient actionnés en régime riche. Avec un tel mode de fonctionnement, le couple de sortie du moteur est proportionnel à la pression dans la tubulure d'admission qui résulte de l'air passant par la plaque du papillon pour aller aux cylindres. La plaque du papillon agit comme un étrangle- ment sur l'air allant aux cylindres. Lorsque la pression à un orifice quelconque, par exemple l'orifice créé par la plaque du papillon, vient à dépasser avec la pression totale d'entrée un certain rapport, la vitesse des particules d'air dans l'orifice devient sonique. Ce type d'écoulement est dé- nommé écoulement sonique ou critique. Dans ces conditions, la quantité d'air passant par l'orifice est indépendante de la pression en aval de l'orifice et n'est influencée que par la 246661 8 -2- pression en amont et l'aire de l'orifice. Lorsqu'un-moteur à allumage. commandé classique fonctionne avec.un papillonfortement fermé, ce moteur se trouve actionné avec un rapport nominal air/combustible constant et la puissance de sortie est directement reliée à l'écoulement de l'air. Puisque cet écoulement ne dépend seu- lement que de l'aire de l'orifice du'papillon lors de l'écou- lement sonique, la puissance de sortie du moteur se trouve donc directement reliée à cette aire qui, à son tour, est directement reliée à la rotation du papillon provoquée par l'opérateur. -- Une telle caractéristique de fonctionnement, c'est-à-dire la relation directe entre le déplacement de la plaque du papillon et la puissance de sortie, est considérée par la plupart des conducteurs comme représentant une bonne manoeuvrabilité ou une bonne caractéristique de réponse du moteur en réponse à une variation de la position du papillon. La présente invention vise un dispositif procurant ce type de contrôle de puissance donnant une bonne manoeuvrabilité le long d'une large plage de déplacement du papillon. Par conséquent, la présente invention, telle qu'appliquée au contrôle du combustible d'un moteur diesel, permet d'amélio- rer la caractéristique de réponse du moteur au déplacement du papillon et donc le confort de la conduite sans pour au- tant sacrifier les caractéristiques-d'émission des gaz d' échappement ou de performancesdu véhicule. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à améliorer la caractéristique de manoeuvrabilité d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne. Cet objet et ces caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit et du dessin y annexé dont l'unique.figure représente un schéma synoptique du dis- positif selon l'invention. Dans un moteur diesel qui est toujours actionné en régime pauvre par rapport au point stoéchiométrique, géné- ralement très pauvre, il a été trouvé empiriquement que le couple de sortie est directement relié à la quantité de com- bustible injectée par cycle. Naturellement, la puissance peut être dérivée de la vitesse et du couple de la manière - 3- suivante: Puissance = K (couple..vitesse) avec le facteur K représentant une constante de proportio- nalité. Par conséquent, dans le système selon la présente invention, l'entrée opérateur réfléchit une exigence de niveau de puissance. Au moyen de calculs effectués dans une unité de commande électronique, la puissance réelle délivrée est calculée en détectant la quantité de combusti- ble délivrée et la vitesse du moteur afin d'obtenir un si- gnal représentatif de la quantité de combustible par révolu- tion du moteur et ce signal est utilisé pour représenter la puissance réelle délivrée. Ce signal de puissance calculée est comparé à un signal de puissance commandée obtenu depuis l'entrée opérateur afin d'engendrer un signal d'erreur. Ce signal commande le système de manière à réduire l'erreur et, ainsi, à maintenir le niveau de puissance commandée. Evidem- ment, il existe une limite supérieure de la puissance de sortie du moteur pour toute vitesse donnée. Cette limite su- périeure est reconnue par l'unité de commande électronique, la limite de puissance étant généralement proportionnelle à la vitesse, et la quantité de combustible adressée au moteur est limitée à celle utilisable par ce moteur. Egalement, les caractéristiques d'émission de gaz d'échappement, les niveaux de contraintes et d'autres paramètres sont pris en compte lors de l'établissement de l'unité de commande électronique. Lors de la production du signal d'erreur, le processus de correction utilisé dans le système selon l'invention permet d'actionner le système de commande d'alimentation en combus- tible de manière à produire une impulsion convenable pour les injecteurs de combustible afin d'assurer que le niveau de puissance commandé par l'opérateur soit développé par le moteur. Ce même processus peut être appliqué à un moteur à allumage commandé avec quelques corrections de calcul en raison de variations dans les rapports air/combustible, bien que tant que le moteur est actionné en régime pauvre par rap- port au point stoéchiométrique le couple de sortie peut être encore considéré comme étant directement relié à la quantité de combustible par cycle. Dans les cas pour lesquels le rapport air/combustible varie ou le moteur est actionné en -4- régime riche par rapport au point stoéchiométrique, de sorte que tout l'oxygène disponible -dans les cylindres se trouve utilisé, des corrections doivent être introduites en se basant sur des paramètres tels que la pression dans la tubu- lure d'admission et la température. Par conséquent, dès que le papillon se trouve déplacé, le niveau de puissance s'élève vers le nouveau point de puissance tel que déterminé par l'aire de l'orifice du papillon à sa nouvelle position et, lorsque le moteur reprend, la puissance reste la même. En outre, le couple se trouve réduit, permettant à la perfor- mance du moteur de traverser une courbe de charge de route sur un diagramme du couple en fonction de la vitesse du mo- teur dans des conditions de contrôle de puissance. Un moteur pourvu de cette caractéristique de ré- ponse transitoire est considéré comme procurant une excel- lente manoeuvrabilité. Cependant, en vue du contrôle de l'émission des gaz d'échappement et de l'économie de combus- tible, il peut être souhaitable de supprimer la fine pointe qui se produit lors du transfert d'un niveau de puissance à un autre lors de la variation initiale de position du papil- lon. Egalement, vers la vitesse désirée, comme représentée par le nouveau niveau de puissance, la pente de la caracté- ristique du couple en fonction de la vitesse du moteur peut être légèrement rendue plus raide afin de procurer une meil- leure stabilité de vitesse sur route. En se reportant à l'unique figure du dessin, on y voit qu'un signal de commande d'opérateur représentatif de la puissance commandée est appliqué à un conducteur d'entrée 10. Ce signal est représentatif du niveau de puissance dési- ré par l'opérateur tel que commandé par la-position de la- - plaque de papillon. Le signal de commande, convenablement proportionné, est adressé à une entrée d'un comparateur 12. L'autre entrée de ce comparateur reçoit depuis un conducteur d'entrée 14 un signal de quantité de combustible par révolu- tion du moteur. Ce signal est représentatif de la puissance engendrée par le moteur. Dans le cas o la puissance comman- dée par l'opérateur, comme représentée par le signal apparais- sant au conducteur 10, et la puissance engendrée par le mo- teur, comme représentée par le signal apparaissant au con- ducteur 14, sont différentes, un signal d'erreur se trouve -5- appliqué à-un conducteur 16 et est représentatif de la diffé- rence de puissance exprimée par 'la différence-entre les deux signaux appliqués. Lé signal apparaissant au conducteur 16 est adres- se à un compteur universel 20 possédant un comptage de consi- gne et ce signal incrémente ou décrémente le comptage selon sa polarité. Le signal de sortie du compteur 20 est apppliqué à un générateur d'impulsions 22 par un limiteur 24. Le limi- teur est utilisé pour limiter à une valeur maximale le signal qui peut être adressé au générateur d'impulsions 22. Le si- gnal délivré par le générateur d'impulsions 22 est un signal impulsionnel d'alimentation en combustible qui est adressé à l'injecteur par un amplificateur de puissance 24 et un con- ducteur de sortie 26. Le signal de sortie appliqué au solé- noide de l'injecteur qui est relié au conducteur 26 est con- trôlé par une impulsion de déclenchement engendrée par l'uni- té de commande électronique et appliquée à un conducteur d'en- trée 28. Le circuit de rétroaction destiné à engendrer le signal de puissance réelle qui apparaît au conducteur 14 com- prend un circuit multiplicateur 30 à deux entrées dont l'une reçoit par un conducteur 32 le signal impulsionnel engendré par le générateur d'impulsions 22 dont la durée est repré- sentative de la quantité de combustible délivrée par l'impul- sion de combustible correspondante. Ce signal est multiplié par un signal de vitesse de moteur adressé à l'autre entrée du circuit multiplicateur 30 par un conducteur 36 qui est connecté à un capteur de vitesse. Par conséquent, le signal délivré par le circuit multiplicateur 30 est représentatif de la quantité de combustible adressée au moteur. Comme il a été précédemment mentionné, cette quantité de combustible est directement reliée à la puissance engendrée par le mo- teur. Le limiteur 24 reçoit par un conducteur 44 un si- gnal provenant d'un moyen d'emmagasinage de table de limita- tion de rapport air/combustible 40 qui, à son tour, reçoit, d'une part, le signal vitesse depuis le conducteur 36 et, d'autre part, un signal de densité massique d'air depuis un capteur approprié connecté à un conducteur d'entrée 42. Par conséquent, la combinaison des signaux de vitesse et de -6- densité massique d'air. procure un signal apparaissant au con- ducteur 44 qui dicte-la largeur maximale d'impulsion qui peut être produite par le générateur d'impulsions 22.-Le limi- teur 24 agit de manière à limiter à une valeur maximale-le signal au moyen duquel le compteur 20 peut être incrémenté. En fonctionnement, l'opérateur modifie la posi- tion de la plaque de papillon, comme par exemple en augmentant son angle de déviation. Le signal d'entrée apparaissant au conducteur 10 est ainsi modifié et engendre un signal d'erreur qui est délivré par le comparateur 12 du. fait que le signal apparaissant au conducteur 14 représente le précédent régla- ge de puissance. Ce signal d'erreur modifie le comptage du compteur 20 de manière à augmenter la largeur d'impulsion du signal délivré par l'amplificateur de puissance 24. Ceci res- te vrai tant que la limite du moyen d'emmagasinage 40 n'est pas dépassée. Par conséquent,le système de contrôle de combustible qui vient d'être décrit permet de contrôler le combustible adressé à un moteur à combustion interne en accord avec la puissance désirée être tirée de ce moteur. Tandis que le- signal obtenu en multipliant la largeur d'impulsion de com- bustible par la vitesse du moteur ne correspond pas exacte- ment à la puissance du moteur, il est néanmoins relié unifor- mément à cette puissance d'une manière franche. La multiplica- tion des deux signaux convient au but recherché par l'agence- ment de contrôle de puissance afin de produire un niveau pré- féré de manoeuvrabilité. Des modifications peuvent être ap- portées pour affiner l'agencement de contrôle ou changer la manière dont les signaux de données sont traités sans s'écar- ter pour cela de l'esprit de l'invention. Par exemple, un dis- positif à retard peut être introduit dans le circuit de rétroaction entre le générateur d'impulsions 22 et le circuit multiplicateur 30 afin de maintenir la stabilité du système. Egalement, le système pourrait être modifié de manière à in- corporer le limiteur de rapport air/combustible dans le cir- cuit du signal de commande d'entrée afin que le signal de la puissance commandée par l'opérateur représente-un pourcentage de la valeur maximale de la quantité de combustible par cycle qui peut être adressée au moteur. -7- REVENDICATIONS -1. Système de-contrôle de combustible destiné à contrôler la quantité de combustible adressée à un moteur à combustion interne en accord avec la puissance désirée par l'opérateur pour être délivrée par le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen pour engendrer un signal de com- mande de puissance d'opérateur; un-moyen (32,36) pour détec- ter des paramètres de fonctionnement du moteur représentatifs de la puissance délivrée par le moteur possédant un moyen (32) pour procurer un signal représentatif de la quantité de com- bustible adressée au moteur et un moyen (36) pour procurer un signal représentatif de la vitesse du moteur; un moyen (30) pour multiplier les signaux de quantité de combustible et de vitesse du moteur et procurer un signal représentatif de la puissance délivrée par le moteur; un moyen (12) pour comparer ce dernier signal au signal de commande de puissance d'opéra- teur et engendrer un signal d'erreur représentatif de leur différence; et un moyen (20) connecté pour recevoir le signal d'erreur depuis le moyen comparateur (12) et destiné à modi- fier la quantité de combustible adressée au moteur afin de faire tendre vers zéro le signal d'erreur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est alimenté par des impulsions de com- bustible et en ce que le moyen (20) destiné à modifier la quantité de combustible adressée au moteur permet de faire varier la largeur des impulsions de combustible. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen (24,40) pour limiter à une valeur maximale la quantité de combustible adressée au moteur.