Brevet FR2537286A1 — publié le 19840608

0- "Procédé et dispositif de circuit pour l'exploitation des signaux de sortie d'un capteur de valeur de mesure se trouvant sur un moteur à combustion interne " L'invention part d'un procédé pour l'exploi- tation des signaux de sortie d'un détecteur de valeur de mesure se trouvant sur un moteur à combustion interne et détectant des grandeurs de mesure destinées à caractériser l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne, ce détecteur délivrant des signaux électriques de forme linéaire caractéristique et dont la succession dans le temps dépend des grandeurs de mesure L'invention concerne également, un dispositif de circuit pour la mise en oeuvre de ce procédé. Une grandeur caractéristique importante pour caractériser l'état de fonctionnement d'un moteur à com- bustion interne, ou bien pour le commander ou le régler sur une allure de fonctionnement optimale, est la quantité de carburant fournie au moteur à combustion interne No- tamment dans le cas des moteurs à combustion interne à injection directe, il existe la possibilité, pour une pres- sion connue dans la canalisation de carburant, de déter- miner la quantité de carburant fournie par l'intermédiaire de la durée deouverture des soupapes d'injection Un -pro- cédé spécial pour déterminer la durée d'injection consiste à détecter par leintermédiaire d'un détecteur, la course ou bien la vitesse du pointeau de la buse. C'est ainsi que par exemple, dans le docu- ment DE-OS 30 32 381 il est proposé une installation élec- tronique de commande dans laquelle le signal de durée d'in- jection est utilisé pour commander ou bien régler l'une des grandeurs suivantes: début d'injection, quantité in- jectée, ou bien taux de recyclage des gaz d'échappement, Comme détecteur de valeur de mesure, on utilise, par exem- ple, un détecteur de course du pointeau, dans lequel les signaux électriques de sortie sont engendrée par le dépla- cement du pointeau de la buse d'injection dans une induc- tance Selon la figure 4 du texte de publication précité, cette inductance est alimentée par une source de courant constant Pour leur exploitation, ces signaux de sortie sont différenciés une ou plusieurs fois pour augmenter la pente de leur flanc, puis sont appliqués à des commutateurs à valeur de seuil. Un inconvénient de ces dispositifs connus est que, du fait que la tension de sortie du détecteur de la course de pointeau dépend de la vitesse de rotation, des erreurs très importantes peuvent intervenir selon les cas dans la détermination du début et de la fin de l'injec- tion En outre, des signaux parasites de fréquence élevée et présentant en partie de grandes amplitudes, sont super- posés aux signaux du détecteur de la course du pointeau, ces signaux parasites résultant du déplacement en pratique très complexe du pointeau de la buse lors de l'ouverture et de la fermeture de la soupape d'injection Egalement, par suite de dispersions des données électriques des détec- teurs de course du pointeau, des tensions de sortie diffé- rentes se produisent d'un exemplaire de pointeau à un autre, de sorte que les valeurs de seuil des commutateurs à valeur de seuil, doivent être réglées individuellement, Par contre, le procédé conforme à l Vinvention pour l'exploitation des signaux de sortie d'un capteur de valeur de mesure se trouvant sur un moteur à combustion 3.- interne à partir desquels une autre grandeur de mesure non forcément identique à la grandeur mesurée, peut être obte- nue, caractérisé en ce que le n-ème signal de sortie du capteur de valeur de mesure est utilisé pour l'exploi- tation d'un (n+m)ème signal suivant de la succesion dans le temps; ainsi que le dispositif de circuit pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce que des commu- tateurs à valeur de seuil sont associés à un capteur de va- leur de mesure, les valeurs de seuil de ces commutateurs étant influencées par une mémoire raccordée au capteur de valeur de mesure avec une unité d'effacement de mémoire branchée à la suite et/ou à un inverseur branché à la suite* présentent l'avantage que, du fait qu'un procédé d'exploi- tation modulé sur la forme caractéristique des signaux de sortie du détecteur de course du pointeau, et du fait d'un asservissement en fonction de l'amplitude des seuils de dé- clenchement, une précision et une sécurité vis-à-vis des parasites notablement plus élevées sont obtenues dans la détermination de la durée d'injection Notamment, grâce à un asservissement des seuils en fonction de l'amplitude, les erreurs de temps dans la détermination du début de l'injection, du fait de fluctuations d'amplitudes dépen- dantes de la vitesse de rotation et occasionnées par des tolérances de fabrication, sont évitées. Un autre avantage de l'invention réside en ce que, du fait de la forme linéaire connue caractéristi- que du signal de sortie du détecteur de course du pointeau, il est possible de discriminer une partie du signal lors de la détermination de la fin d'injection Il est pour ain- si dire superposé au signal une fenêtre de temps dans las quelle l'instant de la-fin de l'injection peut être atten- du en se basant sur la forme connue du signal Ainsi, des impulsions parasites superposées au signal en dehors de cette fenêtre, et qui, à partir de la forme du signal, remplissent accidentellement les conditions pour la fin 4.- de l'injection, peuvent être supprimées. D'autres avantages découlent des dispositions exposées par la suite en ce qu'il est fait appel à d'autres grandeurs caractéristiques du moteur à combustion interne pour l'exploitation des signaux-de sortié du capteur de valeur de mesures en ce qu'une fraction de la valeur de pointe du n- ème signal de sortie du capteur de valeur de mesure est utilisée comme seuil de déclenchement pour le (n+m)ème signal de sortie; en ce qu'il s'agit notamment d'un moteur Diesel et qu'il est prévu comme capteur de valeur de mesure, un détecteur de course du pointeau réa- gissant au pointeau d'une buse d'injection du moteur à combustion interne; en ce que, à partir du signal de sortie du détecteur de course du pointeau, une information est obtenue sur la durée d'injection et donc, sur la quantité de carburant fournie au moteur à combustion interne; en ce qu'une détection de la fin d'injection définie par le pas- gage à zéro du signal n'est effectuée qu'après le franchis- sement d'un seuil dérivé de la valeur maximale du signal d'injection; en ce que, dans le cas d'une interruption de l'alimentation en carburant par exemple dans le fonction- nement en moteur frein, les seuils de déclenchement sont dérivés d'autres grandeurs caractéristiques du moteur à combustion interne, par exemple de la vitesse de rotation; en ce que le signal dérivé de la durée d'injection et dé- pendant de la charge du moteur à combustion interne, est appliqué à un appareil de commande pour la régulation de la quantité de carburant et/ou pour la régulation du recy- clage des gaz d'échappement et/ou pour la régulation de la marche à vide, et/ou est utilisé pour indiquer la consom- mation de carburant à un moment donnée Par exemple, lors duune très longue interrup- tion de l'injection de carburant, comme cela peut 8 tre le cas dans la marche en moteur frein, le seuil de déclenche- ment pour la détermination de l'instant du début d'injection, ,- est dérivé de la vitesse de rotation ou deautres grandeurs caractéristiques du moteur à combustion interne, On évite ainsi un réglage défectueux des seuils de déclenchement, lors du rétablissement du dosage du carburant après l'achè- vement de la marche en moteur frein, La figure 1 montre un détecteur de course du pointeau, connu en soi, avec la forme linéaire caracté- ristique associée du signal de sortie, la figure 2 est un schéma de branchement par blocs du dispositif de circuit pour la mise en oeuvre du procédé d'exploitation, la figure 3 montre un exemple de réalisa- tion simple de la mémoire positive des tensions de pointe et de l'unité commandée d'effacement de la mémoire, la figure 4 est un diagramme de signaux deimpulsion permettant d'expliquer le fonctionnement du dispositif de la figure 2 s Sur la figure la, la référence 10 désigne un détecteur de course de pointeau connu à partir de l'état de la technique Ce détecteur de course de pointeau 10 est constitué par le montage en série d'une source de cou- rant 11, ainsi que d'une inductance 12 susceptible d'être modifiée dans le temps par le déplacement du pointeau de la buse La tension de sortie U , prélevée par l'intermé- diaire de l Vinductance 12 j est reportée en fonction du temps t sur le diagramme de la figure lb Lors du processus d'ouverture de la buse d'injection, le flux d'induction dans l'inductance est modifié par le déplacement du poin- teau de la buse, de sorte que la tension de sortie sur le détecteur de course du pointeau 10, croit en valeur posi- tive jusqu'à une valeur maximale t Cette valeur maximale positive correspond à la vitesse maximale du pointeau au cours de l'évolution du processus d'ouverture Dans la suite de l'évolution, il se produit un retardement du poin- teau de buse du fait de 12 action croissante@ opposée au 6,- sens du déplacement, du ressort de compression, de sorte que la tension de sortie UA tombe à nouveau à des valeurs faibles Lors du processus de fermeture de la buse d'in- jection, le pointeau de la buse se déplace dans le sens opposé et la tension intervenant sur l'inductance 12 prend maintenant des valeurs négatives, Pendant ce déplacement vers le bas du pointeau de la buse, prennent naissance, du fait des vibrations mécaniques, des signaux parasites de haute fréquence superposés à l'évolution intéressante proprement dite du signal La montée de la tension de sor- tie UA 2 à partir de la valeur négative maximale U est at- tribuée au freinage brutal du pointeau de la buse à la fin t E de l'injection L'oscillation amortie qui s'y raccorde est due à des rebondissements du pointeau de la buse, Des recherches pratiques ont montré qu'il est judicieux de définir l'instant t B du début de l'injec- tion sous la forme dtun pourcentage déterminé de la valeur de la tension positive maximale L'instant t de fin d'in- jection est déterminé par le second passage par zéro de la tension de sortie U, En outre, il est caractéristique pour A cette forme de signal, que la valeur négative maximale U soit toujours plus importante en valeur absolue que la va- leur positive maximale +. Le procédé d'exploitation adapté à cette forme spéciale du signal, ainsi que le dispositif de cir- cuit qui y est associé, vont être exposés plus en détail en se référant au schéma de montage par blocs de la figure 2. Le détecteur de la course du pointeau dési- gné par 10, comme dans la figure la, est relié c 8 té sortie à un commutateur 13 à valeur de seuil, à une mémoire posi- -tive 14 de pointes de tension, ainsi qu'à un autre commu- tateur 15 à valeur de seuil Côté sortie, le commutateursl à valeur de seuil est raccordé par l'intermédiaire d'une bascule monostable 16 à une bascule bistable 17, Les signaux 7.- de sortie de la mémoire positive 14 de tension de pointe, sont appliqués à un inverseur 18 ainsi qu'à une unité d'ef- facement de mémoire 19 commandée L'inverseur 18 délivre la valeur de seuil pour le commutateur suivant 15 à valeur de seuil qui, de son c 8 té, commande la bascule bistable 17 Une bascule monostable 20 qui délivre une fréquence de successions d'impulsions proportionnelle à la vitesse de rotation, est raccordée à l'unité 19 commandée d'efface- ment de mémoire et, en variante, également, à un intégra- teur 21 indiqué en tirets les signaux de sortie de l'uni- té 19 d'effacement de mémoire, ainsi que de l'intégrateur 21, sont appliqués au commutateur 13 à valeur de seuil Aux sorties de la bascule bistable 17, est disponible l'infor- mation sur la durée de l'injection, information qui peut, par exemple, être appliquée à un appareil de commande en vue d'une régulation, ou bien qui peut être utilisée pour indiquer la consommation de carburant à un instant donné. Un exemple simple de réalisation de la mé- moire positive 14 de tension de pointe, ainsi que de l'uni- té commandée 19 d'effacement de mémoire, est représenté sur la figure 3. Une diode 22 est raccordée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 23 En parallèle sur le condensateur 23 est branchée une résistance 24, ce montage en parallèle pouvant toutefois être interrompu par l'in- termédiaire d'un commutateur 25 commandé par exemple, par des signaux de vitesse de rotation. Le mode d'action du circuit représenté sur la figure 3 est le suivant: Si, à l'instant initial, le condensateur 23 est déchargé, alors la diode 22 est exploitée à l'état pas- sant pour des signaux d'entrée positifs appliqués à l'ano- de Par l'intermédiaire de cette diode 229 passe un cou- rant de charge qui charge à une valeur correspondante, le condensateur 23 Si la tension d'entrée s'abaisse à nouveau 8.-= à des valeurs plus petites, ou bien même à des valeurs négatives, la diode 22 se bloque et la charge accumulée du condensateur 23 demeure inchangée lorsque le commutateur est ouvert et-pour des éléments constitutifs supposés idéaux Une commande judicieuse de la décharge du conden- sateur 23 est possible par l'intermédiaire du commutateur Le degré de la décharge dépend, d'une part, de la va- leur de la résistance 24, et, d'autre part, de la durée de fermeture du commutateur 25 Dans le présent exemple de réalisation, ce commutateur 25 est actionné par des signaux dépendant de la vitesse de rotation Une commande de la dé- charge par d'autres paramètres, comme par exemple la tem- pérature, les caractéristiques des gaz d'échappement ou encore la pression, sont toutefois tout aussi bien possi- bles. le mode de fonctionnement du dispositif de circuit selon la figure 2, va être expliqué plus en détail en se référant au diagramme de la figure 4 Les tensions portées en ordonnées sont caractérisées par des nombres se rapportant aux blocs de la figure 2 Dans tous les dia- grammes le temps est reporté en abscisses La tension de sortie U 10 du détecteur 10 de course du pointeau, est re- présentée sur la figure 4 a pour une vitesse de rotation constante déterminée La forme du signal peut légèrement varier d'une injection à l'injection suivante, comme cela est représenté de façon exagérée sur la figure 4 a, Lors d'une modification de la vitesse de rotation, l'intervalle dans le temps des-signaux se modifie aussi bien que leur amplitude Le signal inversé U 18 de la mémoire positive 14 de tension de pointe, grâce auquel le seuil de l'autre commutateur 15 à valeur de seuil est déterminé, est reporté sur la figure 4 Afin que cette tension U 18 coïncide en va- leur absolue avec la valeur de pointe positive O + 9 une constante de maintien du temps de la mémoire positive de tension de pointe est nécessaire, cette constante étant notablement plus importante que l'intervalle de temps maxi- mal possible entre deux signaux d'injection, Sur la figure 4 c, on peut voir le comportement de commutation de l'autre commutateur 15 à valeur de seuil qui est destiné à la dé- termination de la fin de l'injection La fin de l'injec- tion est caractérisée par un saut positif de la tension U 15 Avant que l'autre commutateur 15 à valeur de seuil puisse de toute façon détecter la fin de l'injection, à savoir le passage par zéro suivant le flanc raide du signal d'injection, il doit tout d'abord être positionné Comme condition préalable pour la détection du passage par zéro, il est nécessaire que la tension de signal U 10 franchisse vers le bas le seuil mis en place par la tension U 18 Ce n'est qu'à cet instant que l'autre commutateur 15 à valeur de seuil est positionné à bas niveau et que le passage par zéro qui s'en suit, soit indiqué par un bond positif de ten- sion du niveau bas au niveau haut Pour limiter l'inter- valle de temps pour la détection de la fin de l'injections on utilise ainsi dans le présent exemple, un type caracté- ristique propre de la forme linéaire du signal d'injection, à savoir le fait que la valeur maximale négative est toujours supérieure à la valeur maximale mositive A l'aide de la bascule monostable 20, les signaux analogiques proportionnels à la-vitesse de rota- tion du moteur à combustion internes sont convertis en impulsions rectangulaires de largeur constante, telles qu'elles sont indiquées sur la figure 4 d par U 20 Par ces signaux U 20, le commutateur 25 de l'unité commandée d'ef- facement de la mémoire 19, qui peut revêtir la forme d'un commutateur mécanique ou électrique, est commandé, La ten- sion U 19 en résultant apparaissant à la sortie de l'unité commandée 19 d'effacement de la mémoires est représentée sur la figure 4 e O Au rythme des impulsions U 20 proportion- nel à la vitesse de rotations le condensateur 23 est dés chargé dans l'intervalle de temps entre deux signaux d'in- 10.- jection la valeur finale désignée par x % + résulte du U+ dimentionnement approprié du condensateur 23 ou bien de la résistance 24 et de la largeur d'impulsion des impul- sions U 20 proportionnelle à la vitesse de rotation Lors- que ces grandeurs sont maintenues constantes, une varia- tion de la valeur absolue de x % U+ repose uniquement sur une modification de l'amplitude U 10 du signal d'in- jection Il est ainsi garanti que lors d'une modification de l'amplitude U 10 du signal d'injection, le seuil x % + pour la détermination du début de l'injection, est déplacé simultanément dans le même sens Dans le présent exemple de réalisations le seuil pour le (n+ 1)ème signal d'injec- tion est dérivé du n-ème signal On peut toutefois conce- voir également des situations dans lesquelles il n'est pas fait appel à chaque signal d'injection pour la détermina- tion de la valeur de seuil, ou bien dans lesquelles le nome signal d'in Jection est utilisé pour la détermination de la valeur de seuil concernant le (n+m)ème signal. S'il y a identité entre la tension UO 10 du (n+ 1)ème signal d'injection avec le seuil dérivé du n-&me, alors le commutateur 13 à valeur de seuil commande une bas- cule monostable 16, qui engendre les impulsions de longueur constante représentées sur la figure 4 f la longueur TN de ces impulsions est choisie d'une importance telle qu'elle recouvre avec sécurité la totalité du signal d'injection. Pour la détermination du début de l'injec- tion, on utilise alors le fait que la forme linéaire et également l'amplitude des signaux d'injection successifs ne diffèrent les unes des autres que d'une façon insigni- fiante Les signaux de durée d'injection représentés sur la figure 4 g se situent à la sortie de la bascule bistable 17 sollicitée par les signaux U 15 ainsi que U 16 Ces si- gnaux de durée sont appliqués aux fins de commande et de régulation à un appareil de commande ou à d'autres com- posants du moteur à combustion interne. 25372 è 6 il.- Il y a également la possibilité d'influencer les seuils du commutateur 13 à valeur de seuil par d'au- tres grandeurs caractéristiques du moteur à combustion interne, telles que par exemple la vitesse de rotation ou bien également, la pression S'il est prévu dans le cas du moteur à combustion interne un arrêt de l'alimen- tation en carburant en fonctionnement à moteur frein, alors dans ce fonctionnement à moteur frein, les soupapes d'in- jection sont fermées et les signaux d'injection U 10 dis- paraissent De façon correspondante, les valeurs de seuil Ul, s'abaissent également à de très faibles valeurs ou bien à zéro, si bien que lors d'un rétablissement de l'in- jection après achèvement du fonctionnement à moteur frein, le seuil U 19 de l'amplitude effective du signal d'injec- tion U 10 qui, lors du fonctionnement à moteur frein peut, en général, prendre une valeur élevée (vitesse de rotation élevée), n'est pas adapté Dans cette situation, il s'avè- re judicieux pour la détermination de l'instant d'injec- tion après le rétablissement de ltinjection, de dériver tout d'abord la valeur de seuil par exemple de la vitesse de rotation A cet effet, on utilise l'intégrateur dési- gné par 21 sur la figure 2, qui intègre par exemple les impulsions de sortie de la bascule monostable 20, de sorte que la tension de sortie présente une allure dépendante de la vitesse de rotation Au lieu du signal de vitesse de rotation, il serait également possible d'utiliser d'au- tres grandeurs caractérisant l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne pour influencer la valeur de seuil. 0 Le procédé ici décrit ainsi que le disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé, peuvent être également utilisés avantageusement pour l'exploitation pré- cise d'autres grandeurs de mesure intervenant en succes- sion dans le temps, telles que par exemple, les signaux de vitesse de rotation, les signaux de l'instant d'allumage 12.- ou bien également les signaux pour la commande de la boite de vitesses, etc* L'unique condition préalable pour la mise en oeuvre de ce procédé est la connaissance de la forme linéaire de principe On peut alors atteindre, du fait de l'occultation des zones déterminées du signal, une sécurité élevée contre les parasites, de m 8 me que l'on peut obtenir une précision de mesure élevée par un asservissement des seuils-en fonction de l'amplitude, ba- sés sur une modification d'amplitude même faible, des si- gnaux successifs. 13.- R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour l'exploitation des signaux de sortie d'un capteur de valeur de mesure se trouvant sur un moteur à combustion interne et détectant des grandeurs de mesure destinées à caractériser l'état de fonctionne- ment de ce moteur à combustion interne, capteur délivrant suivant une succession dans le temps des signaux électriques de sorties de forme linéaire caractéristique dépendant des grandeurs de mesure, et à partir desquels une autre gran- deur de mesure, non forcément identique à la grandeur me- surée, peut être obtenue, procédé caractérisé en ce que le n-ème signal de sortie du capteur de valeur de mesure est utilisé pour l'exploitation d'un (n+m)ème signal sui- vant de la succession dans le temps. 2, Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qutil est fait appel à d'autres grandeurs ca- ractéristiques du moteur à combustion interne pour l'ex- ploitation des signaux de sortie du capteur de valeur de mesure, 3 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une fraction de la valeur de pointe du n-ème signal de sortie du capteur de valeur de mesure est utilisée comme seuil de déclenche- ment pour le (n+m)ème signal de sortie. 4 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit no- tamment d'un moteur Diesel et qu'il est prévu comme cap- teur de valeur de mesure, un détecteur ( 10) de course du pointeau réagissant au pointeau d'une buse d'injection du moteur à combustion interne. 5. Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en ce que, à partir du signal de sortie du détec- teur de course du pointeau, une information est obtenue sur la durée d'injection et donc, sur la quantité de car- burant fournie au moteur à combustion interne. 14.- 6. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 4, 5, caractérisé en ce queune détection de la fin d'injection définie par le passage à zéro du signal n'est effectuée qu'après le franchissement d'un seuil dé- rivé de la valeur maximale du signal d'injection, 7. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 3 à 6, caractérisé en ce que, dans le cas d'une interruption de l'alimentation en carburants par exemple dans le fonctionnement en moteur frein, les seuils de déclenchement sont dérivés d'autres grandeurs caracté- ristiques du moteur à combustion interne, par exemple de la vitesse de rotation. 8. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 5, 6, 7, caractérisé en ce que le signal dé- rivé de la durée d'injection et dépendant de la charge du moteur à combustion interne, est appliqué à un appareil de commande pour la régulation de la quantité de carbu- rant et/ou pour la régulation du recyclage des gaz d'échap- pement et/ou pour la régulation de la marche à vide, et/ou est utilisé pour indiquer la consommation de carburant à un moment donné, 9. Dispositif de circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que des commutateurs à valeur de seuil ( 13, 15) sont associés à un capteur de valeur de mesure ( 10), les valeurs de seuil de ces commu- tateurs étant influencées par une mémoire ( 14) raccordée au capteur de valeur de mesure ( 10) avec une unité ( 19) d'effacement de mémoire branchée à la suite, et/ou à un inverseur ( 18) branché à la suite. 10. Dispositif de circuit selon la revendi- cation 9, caractérisé en ce que l'unité commandée ( 19) deeffacement de la mémoire, est commandée par des signaux dépendant de la vitesse de rotation. 11 Dispositif de circuit selon l'une quels 15.- conque des revendications 99 10,caractérisé en ce que les -seuils du commutateur ( 13) à valeur de seuil et/ou de l'autre commutation ( 15) à valeur de seuil, sont influen- ces par d'autres grandeurs caract 6 ristiques du fonction- nement du moteur à combustion internez