Brevet FR2535396A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne un dispositif électronique à microprocesseur pour la commande de l'injec- tion dans un moteur à combustion interne multicylindrique, doté d'une pluralité d'électro-injecteurs, dans lequel- le microprocesseur effectue les opérations de calcul de la durée de l'injection et les opérations de commande pour l'activation et la désactivation des électro-injecteurs. Les dispositifs de ce type font l'objet d'un développement de plus en plus important pour le contrôle de l'injection dans les moteurs à combustion interne car ils offrent non seulement une grande souplesse de fonction- nement, mais également une très grande fiabilité et un comportement constant dans le temps, en même temps que des prix de revient de plus en plus réduits. Par ailleurs, ces dispositifs permettent de satisfaire les exigences souvent contradictoires dont font l'objet les systèmes de contrôle des moteurs à combustion interne, en obtenant des résultats très satisfaisants au niveau de l'élimination des substances polluantes contenues dans les gaz d'échappement et de la réduction de la consommation de carburant, en même temps que de très bonnes performances en ce qui concerne la souplesse de fonctionnement et la puissance fournie par les moteurs. La tendance actuelle vise à réaliser les micropro- cesseurs avec des composants LSI (intégration à grande échelle) qui comportent une grande concentration de fonctions dans un espace minimum Toutefois, pour réaliser les dispositifs de commande en question il est également néces- saire de prévoir des unités auxiliaires dont les encom- brements sont loin d'être négligeables et qui nécessitent des circuits plutôt complexes pour pouvoir être raccordées au microprocesseur. Or, en réduisant au minimum ces unités auxiliaires il est possible d'obtenir des dispositifs plus compacts, plus faciles à installer, en particulier à bord des voitures automobiles o les problèmes d'espace sont souvent critiques. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif électronique à microprocesseur pour la commande de l'injection dans un moteur à combustion interne multi- cylindrique, doté d'une pluralité d'électro-injecteurs, activables dans un ordre de fonctionnement déterminé, et dans lequel les opérations de commande pour la désactivation, toujours en séquence, de tous les électroinjecteurs sont assurées par le microprocesseur, avec le support d'une seule unité auxiliaire constituée par un temporisateur. Ce dispositif pourra ainsi opérer également dans le cas o un second électro-injecteur serait activé en ouverture alors qu'un second électroinjecteur est encore en train de débiter du combustible, car ledit microprocesseur calcule la différence entre le temps d'ouverture du second électro-injecteur et le temps d'ouverture restant du premier électro-injecteur et charge cette différence sur le temporisateur lors de la fermeture du premier électro injecteur, de manière à pouvoir commander la fermeture du second électro-injecteur en fin de comptage de cette différence par l'unique temporisateur. Cette solution, basée sur l'emploi d'un seul temporisateur pour la commande d'une pluralité d'électro- injecteurs, permet non seulement une réduction des coûts des composants utilisés, mais surtout des grandes économies d'espace dans la réalisation du dispositif lui-même, car - le raccordement d'un temporisateur au microprocesseur est constitué par des nombreuses pistes qui, en cheminant les unes près des autres, s'avèrent encombrantes et difficiles à installer. 3 O On a par conséquent réalisé, selon la présente invention, un dispositif électronique pour le contrôle de l'injection dans un moteur à combustion interne multi- cylindrique, doté d'une pluralité d'électro-injecteurs et d'au moins un volet de dosage de l'air d'alimentation, comprenant un microprocesseur (CPU) programmé, une mémoire de lecture et d'écriture (RAM), une mémoire de seule lecture (ROM) contenant les programmes de calcul dudit microprocesseur et les tables de données nécessaires au calcul, une unité d'entrée/sortie, reliées entre elles et audit microprocesseur par des lignes d'intercommunication parallèle (bus) pour la transmission des données, des adresses et des signaux de commande, ladite unité d'entrée/ sortie étant reliée opérationnellement à des capteurs de certains paramètres prédéterminés de fonctionnement du moteur, à des premiers moyens générateurs d'impulsion aptes à fournir un signal impulsionnel à chaque débit de combusti- ble à effectuer dans un tour du moteur, à des seconds moyens générateurs d'impulsions aptes à fournir un autre signal impulsionnel à chaque cycle du moteur et à des moyens d'actionnement desdits électro-injecteurs; le dispositif comprenant d'autre part des moyens de temporisation reliés opérationnellement audit microprocesseur, et ledit micro- processeur étant programmé pour calculer le temps d'ouverture des électro- injecteurs en fonction desdits paramètres de fonctionnement du moteur, pour commander l'activation en ouverture d'un électro- injecteur à la réception du signal impulsionnel correspon- dant provenant desdits premiers moyens générateurs d'impul- sions, pour charger sur lesdits moyens de temporisation le temps d'ouverture précédemment calculé, à la réception dudit signal impulsionnel, pour commander la désactivation en fermeture dudit électro-injecteur à la fin du comptage dudit temps d'ouver- ture sur lesdits moyens de temporisation,- ledit dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits moyens de temporisation sont constitués par un seul temporisateur, et ledit microprocesseur étant programmé pour calculer, en cas d'activation en ouverture d'un électro-injecteur successif, alors qu'un électro-injecteur précédent est encore en train de débiter du combustible et son temps d'ouverture étant chargé sur ledit temporisateur, la différence entre le temps d'ouverture de l'électro injecteur successif et le temps d'ouverture restant de 1 électro-injecteur précédent, pour évaluer si ladite différence est supérieure, inférieure ou égale à zéro, pour charger sur ledit temporisateur ladite différence, si celle-ci est supérieuieà zéro, lors de la fermeture de l'électro-injecteur précédent, et pour commander la désactivation en fermeture dudit électro-injecteur successif à la fin du comptage de ladite différence sur ledit temporisateur; pour interrompre le comptage dudit temporisateur dès que celui-ci atteint ledit temps d'ouverture diminué de ladite différence, si celle-ci est inférieure à zéro, et pour commander, à la fin dudit comptage, la fermeture simultanée desdits électro-injecteurs précédents et successifs; pour commander, à la fin dudit comptage du temps d'ouverture dudit électro-injecteur précédent, la fermeture simultanée desdits électro-injecteurs précédent et successifs, si ladite différence est supérieure à zéro. Il en résulte par conséquent un dispositif d'une grande précision et hautement fiable, aussi bien au niveau des opérations de calcul qu'à celui des opérations de commande pour l'activation desdits électro- injecteurs, et cela même en cas de fonctionnement en "superposition" de ces derniers, tout en n'utilisant comme unité auxiliaire qu'un seul et unique temporisateur. D'autres caractéristiques de l'invention ressor- tiront plus clairement de la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférée de l'invention, donnée ici à titre d'exemple nullement limitatif en regard du dessin annexé. Le dispositif représenté sur la figure est constitué par un microprocesseur (CPU) 11, une mémoire de travail de lecture et d'écriture (RAM) 12, une mémoire permanente de seule lecture (ROM) 13, contenant les tables des données et les programmes opératoires du microprocesseur, et une unité d'entrée/sortie 14. Le microprocesseur, les mémoires et l'unité d'entrée/sortie sont reliés entre eux par une ligne d'inter- connexion parallèle (bus) 15 pour les données, par une ligne d'interconnexion parallèle 16 pour les adresses et par une ligne d'interconnexion parallèle 17 pour les signaux de contrôle intérieur. La référence 18 désigne une ligne de raccordement entre l'unité d'entrée/sortie 14 et le microprocesseur 11, pour la transmission des signaux d'interruption, ces signaux d'interruption servant à interrompre les programmes de calcul en cours dans le microprocesseur lorsque se manifesten des évènements prédéterminés. La référence 19 désigne un générateur d'impulsions capable de délivrer au microprocesseur 11, à travers la ligne 20, un train d'impulsions d'une fréquence déterminée. Les références 21, 22, 23, 24 désignent des lignes de courant qui raccordent les unités 14, 11, 12 et 13 à une alimentation. à tension stabilisée, représentée par le bloc 25. L'unité d'entrée/sortie 14 reçoit, à travers la ligne 26, un signal émis par un capteur de la position angulaire du volet de dosage de l'air d'alimentation du moteur, ainsi que, à travers la ligne 27, un signal émis par un capteur de la température de l'eau de refroidissement du moteur, et, à travers la ligne 28, un signal émis par un capteur de la température de l'air d'alimentation du moteur Ces signaux parviennent à un multiplexeur, désigné par 30, qui se charge de les diriger, à travers la ligne intérieure 29, vers un circuit de conversion analogique/ digital 31. Dans ladite unité d'entrée/sortie entre également, à travers la ligne 32, un signal impulsionnel engendré par un capteur magnétique 33 lors du passage des encoches 34 d'une roue 36 reliée au vilebrequin du moteur. Dans le cas présent, le dispositif de commande de l'injection est appliqué à un moteur à quatre cylindres et à quatre temps, dans lequel on doit activer en ouverture deux électro-injecteurs à chaque tour du moteur Par conséquent, la roue 36, qui pourra être le volant du moteur, est dotée de deux encoches 34 disposées à 180 'une par rapport à l'autre et convenablement calées par rapport au P M H des cylindres En passant devant le capteur 33, ces encoches provoquent à chaque tour du moteur deux impulsions de référence, chacune desquelles est utilisée par le micro- processeur pour commander l'activation en ouverture de l'êlectrcinjecteur associé au cylindre qui doit réaliser la phase d'admission. A travers la ligne 37, l'unité 14 reçoit un second signal imrpulsionnel émis par un capteur 38 lors du passage de l'encoche 39 d'une roue 40 reliée à un arbre tournant à une vitesse inférieure de la moitié de celle du moteur. Cette encoche 39 est convenablement calée par rapport au P.M H des cylindres et le signal impulsionnel qu'alle tours engendre tous les deux /du moteur sert pour le comptage des cycles du moteur, ledit moteur étant à quatre temps. Les signaux impulsionnels acheminés par la ligne 32 et 37 entrent dans un circuit d'adaptation 41 dans lequel ils sont écrêtés avant d'être envoyés, à travers la ligne 61, vers un registre de comptage 35 et, sous forme de signaux d'interruption, vers le microprocesseur 11. L'unité d'entrée/sortie 14 est d'autre part reliée à travers les lignes 42, 43, 44, 45 à des étages finals de puissance 46 et 47 qui assurent le pilotage des deux paires d'électro-injecteurs 52, 53 et 54, 55 à travers les conducteurs 48, 49, 50 et 51. Lesdits étages finals de puissance sont tout à fait tradionnels et ils comprennent des transistors de puissance reliés à l'alimentation d'énergie électrique et aux bobines d'excitation des électro-injecteurs. La référence 56 désigne un temporisateur à décomptage relié à l'unité centrale à microprocesseur il à travers des lignes d'interconnexion en parallèle 57 et 58 et à travers une ligne 59 pour la transmission des signaux d'interruption, ledit temporisateur 56 étant également relié à l'alimentation 25 à travers une ligne 60. Le microprocesseur 14 effectue les programmes de calcul et se sert des tables de données contenues dans la mémoire permanente 13 pour traiter les signaux indicatifs des conditions de fonctionnements du moteur en entrée dans le multiplexeur 30, pour traiter les signaux impulsionnels provenant du capteur magnétique 33, en obtenant la vitesse de rotation du moteur (par exemple selon le procédé décrit dans la demande de brevet NO 24076 A/79 de la demanderesse), et pour calculer,en fonction des valeurs acquises par les paramètres de fonctionnement du moteur, le temps d'ouverture T des électro-injecteurs 52 à 55. i Le microprocesseur 11 est programmé pour réactualise le calcul du temps d'ouverture Ti deux fois à chaque tour du moteur, étant de ce fait doté d'une fréquence de calcul adaptée à la fréquence des débits de combustible, tandis que dans le cas d'un moteur à six cylindres (par exemple) le calcul devrait être réactualisé trois fois à chaque tour du moteur. A la réception d'un signal impulsionnel provenant du capteur 33, l'unité d'entrée/sortie 14 envoie au micro- processeur un signal d'interruption à travers la ligne 18. Le microprocesseur identifie alors, à travers la lecture du registre de comptage 35, l'électro-injecteur qui doit être activé, chaque impulsion étant associée à un électro- injecteur 52 à 55, et envoie un signal de commande à l'étage de puissance correspondant ( 46 ou 47) pour l'acti- vation en ouverture dudit électro-injecteur. Le signal de commande émis par le microprocesseur est transformé ensuite dans l'étage de puissance ( 46 ou 47) en un signal adapté pour pouvoir déterminer l'excitation de la bobine de l'électro-injecteur suivant la loi voulue. Par exemple, ce signal pourra être constitué par une crête de courant pour accélérer l'ouverture, suivie par un étage d'ampleur réduite pour le maintien en ouverture de l'électro- injecteur. En même temps qu'il envoie la commande d'ouverture à l'électroinjecteur, le microprocesseur charge sur le temporisateur 56, à travers la ligne 58, la valeur numérique qui représente le temps d'ouverture calculé Ti et commande ce même temporisateur à la décompter A la fin du décomptage, le temporisateur envoie au microprocesseur, à travers la ligne 59, un signal d'interruption qui est utilisé pour commander là désactivitation en fermeture de l'électro- injecteur concerné. Si, tandis qu'un premier électro-injecteur (par exemple 52) est en train de débiter, le microprocesseur reçoit un signal impulsionnel engendré par l'encoche 34 associée à un électro-injecteur successif dans la séquence des débits (par exemple 53), ledit microprocesseur commande l'activation en ouverture de ce second électro-injecteur ( 53) et relève en même temps, à travers la lecture de l'état de décomptage auquel est parvenu le temporisateur 56 à l'instant d'ouverture du second électro-injecteur ( 53) , le temps d'ouverture restant 4 Til du premier électro-injec- teur ( 52) Ce temps d'ouverture restant est ensuite soustrait du temps d'ouverture Ti 2 du second électro- injecteur, également calculé par le microprocesseur, de manière à obtenir une diff-rence de temps 4 Ti 2 =Ti 2 _ A Ti Cette différence A Ti 2 pourra être supérieure, inférieure ou égale à zéro, selon, par exemple, que le moteur est en train d'accélérer, de décélérer ou de marcher à charge constante. Dans le premier cas, c'est-à-dire úi 2 > 0, lors de la fermeture du premier électro-injecteur ( 52) la différence calculées Ti 2 est chargée sur le temporisateur 56 pour être décomptée, après quoi, à la fin du décomptage ledit temporisateur 56 envoie au microprocesseur un signal d'interruption qui est utilisé pour désactiver en fermeture le second électro-injecteur ( 53). Si en revanche ladite différence 4 Ti 2 est inférieure à zéro, le microprocesseur interrompt le décomptage du temporisateur 56 lorsque celui-ci atteint l'état de décomp- tage dans lequel le temps d'ouverture restant du premier électroinjecteur est égal à ladite différence T i 2 A ce stade, le microprocesseur commande le premier et le second électro-injecteur à se fermer simultanément et remet à zéro le temporisateur. Si ensuite ladite différence Ti 2 est égale à zéro, à la fin du décomptage du temps d'ouverture Til chargé sur le temporisateur 56 le microprocesseur commande le premier et le second ëlectro-injecteur à se fermer simultanément. Dans le cas d'un moteur avec plus de quatre cylindres (par exemple six), il pourra se produire, alors qu'un m R premier et/second électroinjecteur sont en train de débiter, qu'un troisième électro-injecteur soit activé en ouverture. Dans ce cas, le microprocesseur, à travers la lecture de l'état de décomptage auquel est parvenu le temporisateur 56 à l'instant d'ouverture du troisième électro-injecteur, relève le temps d'ouverture restant ATI du premier électro-injecteur, après quoi cette dernière valeur, addi- tionnée à la différence A Ti 2 calculée pour le second électro- injecteur, est soustraite du temps d'ouverture calculé T 13 du troisième électro-injecteur de manière à obtenir une autre différence de temps AT = T AT - i 3: i 3 i 2 A Til. Si cette différence &Ti 3 est supérieure à zéro, au moment de la fermeture du second électro-injecteur elle sera chargée sur le temporisateur 56 pour être décomptée, après quoi, à la fin du décomptage, le microprocesseur commandera la fermeture du troisième électro-injecteur. En revanche, si cette différence est inférieure à zéro, le microprocesseur commande immédiatement la fermeture du premier électro- injecteur, remet à zéro le temporisateur 56 et le recharge avec le temps d'ouverture du troisième électro-injecteur, après quoi, lorsque le temporisateur aura terminé le décomptage de ce dernier, le microproces- seur commandera le second et le troisième électro-injecteur à se fermer simultanément. Dans le cas d'une accélération rapide du moteur, relevée par le microprocesseur lorsque dans un laps de temps prédéterminé il se produit une augmentation de l'angle d'ouverture du papillon de dosage supérieure à une valeur préfixée, par exemple lorsqu'on a A> 3,5 dans le temps nécessaire au vilebrequin pour effectuer une rotation de 180 , le microprocesseur calcule une valeur majorée du temps d'ouverture des électro-injecteurs en utilisant les données contenues dans une table prévue à cet effet dans la mémoire 13. Cette valeur majorée, chargée sur le temporisateur 56, est utilisée pour activer en ouverture l'électro-injecteur associé au cylindre qui doit réaliser la phase d'admission en meme temps que l'électro-injecteur du cylindre immédiate- ment précédent dans l'ordre d'explosion. On parvient ainsi à injecter une plus grande quantité de combustible demandée par l'augmentation de la quantité d'air aspiré par le moteur, même avec une ouverture rapide du volet de dosage, tout en parvenant à maintenir le rapport air/combustible du mélange à des valeurs appropriées pour permettre une combustion correcte. A titre d'exemple, nous indiquons ci-après les sigles des composants utilisés pour la réalisation du dis- positif selon l'invention: Microprocesseur il SGSZ 80 Mémoire ROM 13 M 36 000-5 B 1 AS Mémoire RAM 12 2114 Temporisateur 56 CTCZ 80 il REVENDICATIONS 1.Dispositif électronique pour le contr 8 le de l'in- jection dans un moteur à combustion interne multicylindri- que, doté d'une pluralité d'électro-injecteurs activables suivant une séquence de fonctionnement prédéterminée et d'au moins un volet de dosage de l'air d'alimentation, comprenant un microprocesseur (CPU) ( 11) programmé, une mémoire de lecture et d'écriture (RAM) ( 12), une mémoire de seule lecture (ROM) ( 13) contenant les programmes de calcul dudit microprocesseur et les tables de données nécessaires au calcul, une unité d'entrée/sortie ( 14), reliées entre elles et audit microprocesseur par des lignes d'intercommunication parallèles (bus) ( 15, 16, 17) pour les données, pour les adresses et pour les signaux de commande, ladite unité d'entrée/sortie étant reliée opérationnellement à des capteurs decertains paramètres prédéterminés de fonctionnement du moteur, à des premiers moyens générateurs d'impulsions aptes à fournir un signal impulsionnel à chaque débit de combustible à effectuer dans un tour du moteur, à des seconds moyens générateurs d'impulsions aptes à fournir un autre signal impulsionnel à chaque cycle du moteur et à des moyens d'actionnement desdits électro- injecteurs, le dispositif comprenant d'autre part des moyens de temporisation reliés opérationnellement audit microprocesseur, et ledit microprocesseur étant programmé pour calculer le temps d'ouverture des électro- injecteurs en fonction desdits paramètres de fonctionnement du moteur, pour commander l'activation en ouverture d'un électro-injecteur à la réception du signal impulsionnel correspondant provenant desdits premiers moyens générateurs d'impulsions, pour charger sur lesdits moyens de temporisation le temps d'ouverture précédemment calculé, à la réception dudit signal impulsionnel, pour commander la désactivation en fermeture dudit électro-injecteur à la fin du comptage dudit temps d'ouver- ture sur lesdits moyens de temporisation, ledit dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits moyens de temporisation sont constitués par un seul temporisateur, et ledit microprocesseur étant programmé pour calculer, en cas d'activation en ouverture d'un électro-injecteur successif, alors qu'un électro- injecteur précédent est encore en train de débiter du com- bustible et son temps d'ouverture étant chargé sur ledit temporisateur, la différence entre le temps d'ouverture de l'électro-injecteur successif et le temps d'ouverture restant de 1 'électro-injecteur précédent, pour évaluer si ladite différence est supérieure, inférieure ou égale à zéro, pour charger sur ledit temporisateur ladite dif- férence, si celle-ci est supérieure à zéro, lors de la fermeture de l'électro-injecteur précédent, et pour commander la désactivation en fermeture dudit électro-injecteur successif à la fin du comptage de ladite différence sur ledit temporisateur: pour interrompre le comptage dudit temporisateur dès que celui-ci atteint ledit temps d'ouverture diminué de ladite différence, si celle-ci est inférieure à zéro, et pour commander, à la fin dudit comptage, la fer- meture simultanée desdits électro-injecteurs précédent et successif: pour commander, à la fin dudit comptage du temps d'ouverture dudit électroinjecteur précédent, la fermeture simultanée desdits électro-injecteurs précédent et succes- sif, si ladite différence est supérieure à zéro. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit microprocesseur est programmé pour calculer, en cas d'activation en ouverture. d'un autre électro-injecteur alors qu'un électro-injecteur précédent et un 1 électro-injecteur successif sont encore en train de débiter du combustible le temps d'ouverture de l'électro-injecteur précédent étant chargé sur ledit temporisateur -, l'autre différence entre le temps d'ouver- ture de l'autre électro-injecteur, le temps d'ouverture restant de l'électro-injecteur précédent et la différence du temps d'ouverture de l'électro-injecteur successif, pour évaluer si ladite différence est supérieure, inférieure ou égale à zéro, pour charger sur ledit temporisateur ladite autre différence, si celle-ci est supérieure à zéro, au moment de la fermeture de l'électro-injecteur successif, et pour commander la désactivation en fermeture dudit autre électro-injecteur à la fin du comptage de ladite autre différence sur ledit temporisateur; pour commander immédiatement la désactivation en fermeture dudit électroinjecteur précédent et la remise à zéro dudit temporisateur si ladite autre différence est inférieure à zéro, pour charger sur ledit temporisateur le temps d'ouverture dudit autre électro-injecteur au moment de la fermeture de l'électro-injecteur précédent, et pour commander la désactivation en fermeture dudit électro-injecteur successif et dudit autre électro- injecteur à la fin du comptage du temps d'ouverture dudit autre électro-injecteur. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit microprocesseur est programmé pour évaluer si au cours d'un laps de temps pré- déterminé il se produit une augmentation de l'angle d'ou- verture du papillon de dosage supérieure à une valeur préfixée, pour calculer un temps d'ouverture majoré des électro-injecteurs en fonction des données contenues dans ladite mémoire de seule lecture (ROM), pour commander l'activation en ouverture de l'électro-injecteur associé au cylindre qui doit réaliser la phase d'admission en même temps que celle de l'électro- injecteur immédiatement précédent dans l'ordre de fonction- nement, lors de la réception du signal impulsionnel relatif audit premier électro-injecteur$ pour charger sur ledit temporisateur le temps d'ouverture majoré à la réception dudit signal impulsionnel relatif audit premier électro-injecteur, et pour commander la désactivation en fermeture des- dits deux électro-injecteurs à la fin du comptage du temps d'ouverture majoré sur ledit temporisateur.