Brevet FR2544896A1 — publié le 19841026

Dispositif d'aide à la conduite économique pour un véhicule à moteur ther- inique, notamment un tracteur agricole. L'invention concerne les dispositifs qui donnent au conducteur d'un véhicule les indications utiles pour lui permettre de modifier sa conduite afin de minimiser la consommation de carburant. On connaît déjà un dispositif indicateur du point de fonctionnement d'un moteur qui est basé sur la mesure de la température des gaz d'échappement du moteur et du régime du moteur, et qui indique la consommation spécifique du véhicule Toutefois l'indication n'est pas très précise compte tenu des dérives que subit le capteur de température, en fonction de la température ambiante et de la température du moteur En outre, le conducteur doit tâton- ner pour trouver les conditions de fonctionnement pour lesquelles la con- sommation est minimale. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un dispositif qui utilise d'autres paramètres plus précis, et qui permette de déterminer le point de fonctionnement économique du moteur, et en même temps d'indiquer au conducteur le moyen de l'atteindre tout en conser- vant la même vitesse d'avancement. L'invention s'applique essentiellement à un véhicule animé par un moteur Diesel dont l'injection est réalisée par un injecteur de type ROTO DIESEL ou similaire comportant une soupape de dosage qui est actionnée par une régula- tion mécanique et qui détermine le débit de combustible injecté. L'invention consiste à effectuer une mesure numérique permanente, res- pectivement de la position de la soupape de dosage, du régime moteur et de la vitesse d'avancement du véhicule, et, à partir de ces trois données et de tables de valeurs déterminées expérimentalement et contenues dans une mémoire morte, et à l'aide de calculs arithmétiques et logiques simples effectués par un microprocesseur, à calculer le rapport de vitesse engage, la consommation spécifique ou horaire, et le rapport de vitesse ainsi que le régime moteur théoriques qui donneraient la consommation minimale et la même vitesse d'avan- cement du véhicule, enfin à afficher ces données ou ces résultats. En particulier la mesure numérique de la position de la soupape de dosage est obtenue à l'aide d'un aimant permanent, solidaire de l'extrémité d'une tige assurant normalement la liaison de transmission entre la palette 2 2544896 du régulateur micanique et le levier de la soupape de dosage du dispositif d'injection, cet aimant se déplaçant par rapport à une bobine dont il modifie la self, ladite bobine étant montée dans un circuit oscillateur ou relaxateur qui produit un courant en créneaux d'une fréquence variant sensiblement d'une manière proportionnelle à l'angle d'ouverture de la soupape de dosage. Les deux autres grandeurs d'entrée, régime moteur et vitesse d'avance- ment, sont également mesurées sous forme de fréquences variables par des dispositifs classiques comportant chacun un capteur magnétique fixe en regard d'une roue à dents ou à encoches tournant avec l'organe correspondant. Les trois variables sont ainsi introduites sous forme de fréquences variables dans un circuit de comptage qui détermine la valeur numérique de chaque grandeur par comptage des impulsions sur des périodes de temps fixes produites par un signal d'horloge, ces valeurs numériques étant mesurées directement par le microprocesseur lorsque le régime moteur est stabilisé. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple représenté sur le dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue partielle en perspective des organes de réglage du dispositif d'injection; la figure 2 représente le schéma électrique d'un oscillateur associé à la bobine de captage de la position d'ouverture de la soupape de dosage; et la figure 3 est un schéma d'ensemble de l'installation. On reconnaît sur la figure 1 l'arbre 1 d'entratnement d'une pompe d'in- jection ROTO DIESEL à distributeur rotatif de type DPA, avec les masselottes 2.5 centrifuges 2 qui agissent par l'intermédiaire d'un tube de poussée 3 sur la palette de commande 4 montée oscillante autour d'un axe 5 Cette palette, formant levier de commande, actionne par l'intermédiaire d'une tige de trans- mission 6 le levier de commande 7 fixé en bout d'une soupape de dosage 8 susceptible de pivoter autour d'un axe vertical Le levier d'accélération 9 met en tension un ressort de régulation 10 qui agit sur la palette 4 afin de déplacer le point d'équilibre En dutre, la tige 6 est entourée d'un léger ressort et agit sur l'extrémité du levier 7 dans le sens d'une liaison uni- latérale, c'estàdire susceptible de transmettre un effort de traction qui correspond à une fermeture de la soupape de dosage 8, tout en laissant ce levier libre de pivoter en direction de la palette 4 lorsqu'il est sollicité 2544896. dans le sens de la fermeture par la barre de stop I 1 Tous les organps que l'on vient de voir sont enfermés dans le corps de la pompe non représenté et dans un carter supérieur 12, et immergés dans le gazole. L'invention consiste à fixer à l'extrémité de la tige 6 au-delà de la palette 4 un aimant permanent 13, et à fixer sur la face intérieure du carter 12, en regard de l'extrémité de cet aimant 13, un capteur magnétique consti- tué par un bobinage 14 enroulé sur un noyau magnétique 15. Ce bobinage 14 peut par exemple être constitué par cent spires d'un fil électrique isolé de 120 Opm de diamètre bobiné sur le noyau 15, lequel peut être constitué simplement par deux'plaques jointives d'un alliage à faible hystérésis (anhyster) d'une épaisseur de 100 nm chacune pour utiliser au maximum les effets de peau. t'axe du bobinage 14 est par exemple horizontal, tandis que l'aimant 13 a son aimantation nord sud orientée perpendiculairement à la tige 6 et parallè 1.5 lement à l'axe du bobinage 14 Le débattement angulaire de la soupape de dosage 8 entre ses positions extrêmnes est d'environ 30 ', auquel correspond un déplacement approximativement linéaire de la tige 6 et de l'aimant 13 d'enviro 1 cm En réalité l'extrémité 16 du levier de commande 7 sur laquelle s'articul la tige 6 se déplace autour de l'axe 8 selon un trajet courbe dans le plan horizontal, tandis que le point 17 d'articulation de cette tige 6 vers la palette 4 se déplace autour de l'axe 5 selon un trajet courbe dans le sens vertical, de sorte que l'extrémité de l'aimant 13 se déplace selon une courbe gauche mais très peu différente de la droite perpendiculaire au noyau 15. Comme on le voit sur la figure 2, la bobine 14 est insérée dans un circuit oscillateur, formé comme représenté par deux amplificateurs opéra- tionnels inverseurs 18 et 19 et deuxi condensateurs 20 et 21, qui délivre à sa sortie 22 un signal en créneaux dont la fréquence varie d'une manière à peu près proportionnelle à la course d'ouverture angulaire de la soupape de dosage 8 A titre d'exemple la fréquence peut varier de 1,8 fl Hz pour la position fermée de la soupape à 1,2 14 z pour la position d'ouverture maximum. En variante on pourrait également utiliser un circuit relaxateur pour pro- duire cette fréquence variable. Ce signal modulé en fréquence sortant par 22, et représentatif de la position de la soupape de dosage, est transmis à l'entrée PS de la figure 3 sur un circuit de comptage T (par exenple un timer 6840) lequel reçoit égale- 2544896. ment un signal d'horloge qui lui permet de compter les impulsions reçues pendant un temps de décomptage déterminé La position de la soupape 8 est alors représentée par un mot de 8 bits, avec une précision de 1/256 sur chaque mesure. Cependant, même avec cette précision, et en raison des oscillations inévitables de la position de la soupape de dosage 8 lors de la mise en oeuvre de la régulation mécanique, les mesures ainsi effectuée ne sont pas stables Pour avoir une information stable, on effectue dans le micro- processeur P un calcul de moyenne sur un certain nombre de mesures, de ré- férence 256, ce qui représente cependant environ 0,1 seconde seulement. Le circuit de comptage T reçoit également deux autres signaux en cré- neaux modulés en fréquence et représentant respectivement le régime moteur arrivant par RM et la vitesse d'avance du véhicule arrivant par VA Ces signaux sont élaborés d'une manière classique à l'aide d'un capteur magné- tique situé en regard d'une roue dentée tournant avec l'arbre-moteur et l'arbre de sortie de boîte respectivement Ces deux dernières grandeurs sont également traduites en mots de 8 bits pour être lues directement par le microprocesseur P. Par une étude expérimentale préliminaire, on détermine pour les 256 valeurs d'ouverture de la soupape de dosage 8 et pour les 256 valeurs du régime moteur les valeurs correspondantes respectivement de la consommation horaire du moteur et du couple moteur La puissance peut se calculer simple- ment par le produit du couple moteur par le régime moteur, et pour chaque point du plan régime/puissance on peut déterminer la valeur de la consom- mation horaire. Ces diverses valeurs sont stockées sous forme de tables de valeurs dans une mémoire morte M constituée par exemple par un EPROM 2764 pouvant être consulté par le microprocesseur P, lequel est par exemple un circuit 6809. Dans des conditions de marche normales et une fois le régime moteur stabilisé, le microprocesseur P peut comme précédemment calculer la puissance requise et, à partir des tables de consommation, déduire le régime moteur qui donnerait cette même puissance avec la consommation horaire minimum Le rapport de vitesse engagé se calcule comme simple quotient entre RM et VA. Dans une première phase le circuit de commande C (par exemple en 6821) peut déjà extraire du microprocesseur P pour les afficher dans le dispositif 2544896. d'affichage AF, d'une part le régime moteur et la vitesse d'avance et d'autre part le rapport enclenché. Dans une deuxième phase, lorsque le régime du moteur est stabilisé, c'està-dire lorsque les valeurs de RM moyen successives ne diffèrent plus sensiblement entre elles, le circuit de commande C peut envoyer au microprocesseur P un programme d'instructions pour effectuer le calcul du couple et de la consommation, à partir de la position de soupape PS et des tables contenues dans la mémoire M, ainsi que le calcul de la puissance et produire un affichage par AF de la consommation horaire ou de la consommation spéci- fique, cette dernière, exprimée par exemple en 1/k Wh, se déduisant de la consommation horaire par simple division par la puissance. Enfin dans une troisième phase, si un commutateur 23 se trouve fermé pour indiquer que l'utilisateur souhaite connaître le régime économique, le circuit de commande C envoye au microprocesseur P un programme d'instructions pour rechercher d'après les tables la valeur du régime moteur RM qui corres- pond à la puissance actuelle et à la consommation horaire minimale, puis déterminer le rapport de vitesse théorique comme quotient de ce régime moteur par la vitesse d'avancement, rapport qui en général ne correspond pas exacte- ment à un des rapports discrets possibles de la boîte Le microprocesseur cherche donc le rapport discret le plus voisin et corrige en conséquence le régime nécessaire pour correspondre à la même vitesse d'avancement, le cir- cuit d'affichage AF affichant alors le rapport de vitesse recommandé et le régime moteur nécessaire. L'usager n'a plus alors qu'à se conformer à ces indications, c'est-à-dire enclencher le rapport recommandé et régler le moteur au régime souhaité pour être assuré d'avoir la consommation minimale en carburant. 6 23 544896 RLVEND)ICATIONS 1 Dispositif d'aide à la conduite économique-pour un véhicule à moteur Diesel dont le débit de la pompe d'injection est commandé par une soupape de dosage, caractérisé par le fait qu'il comporte trois moyens de mesures numé- riques permanentes, respectivement de la position de la soupape de dosage ( 1 à 22, PS), du régime -moteur (RM) et de la vitesse d'avancement du véhicule (VA), une mémoire morte ( 14) contenant des tables de valeur déterminées expéri- mentalement, un microprocesseur (P) et un dispositif de programmation (C) agencés et programmés pour calculer, à partir des trois mesures numériques et des tables de valeur, les valeurs réelles résultant de la mesure ou du calcul respectivement du régime moteur, du rapport de vitesse engagé et de la consom- mation spécifique ou horaire, et les valeurs théoriques du rapport de vitesse et du régime moteur qui donneraient la consommation minimale et la meme vitesse d'avancement du véhicule, enfin un dispositif (AF) propre à afficher lesdites valeurs réelles et/ou lesdites valeurs théoriques. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de mesure numérique de la position (PS) de la soupape de dosage comprend un aimant permanent ( 13) solidaire de l'extrémité de la tige ( 6) assurant normalement la liaison de transmission entre la palette ( 4) du régulateur mécanique habituel de la pompe d'injection et le levier ( 7) de la soupape de dosage de cette pompe, et une bobine d'induction constituée par un bobinage ( 14) à noyau magnétique ( 15) fixe situé dans le champ de cet aimant ( 13), ladite bobine d'induction étant insérée dans un circuit oscillateur ( 18 à 22) ou relaxateur traduisant la position angulaire d'ouverture de la soupa- pe de dosage ( 8) en une fréquence variable, enfin un dispositif de comptage (T) qui transforme ladite fréquence variable en un signal numérique. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de comptage (T) est agencé pour stabiliser la valeur numérique représentative de la position d'ouverture de la soupape de dosage en réa- lisant la moyenne sur un certain nombre de mesures, de préférence 256 me- sures. 4 Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le régime moteur (RE) et la vitesse d'avancement (VA) sont éga- lement mesurés par des dispositifs appropriés sous forme de fréquences varia- bles, et que les trois fréquences variables (RM, PS, VA) sont traduites en C 234489 t 6 signaux numériques par un dispositif de comptage commun (T) qui effectue le comptage des impulsions respectives de ces signaux pendant des périodes de temps fixes. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un contact ( 23) de fonctionnement économique action- nable par l'usager, et que son dispositif de commande (C) est programmé de manière que dans une première phase de fonctionnement il effectue la lecture du régime moteur (RM) et de la vitesse d'avance (VA), il en fait le quotient pour déterminer le rapport de vitesse engagé, et il affiche sur le dispositif d'affichage (AF) au moins le régime moteur et le rapport de vitesse engagé, que dans une deuxième phase qui suit la première et après avoir vérifié que le régime moteur (RM) est stabilisé, il effectue la lecture de la position de soupape (PS), il calcule d'après les tables la consommation horaire, et éventuellement la consommation spécifique en faisant le quotient de cette dernière par la puissance et il affiche au moins l'une de ces deux consomma- tions, enfin que dans une troisième phase qui suit la précédente si l'inter- rupteur ( 23) de commande de fonctionnement économique est fermé, il extrait des tables de valeurs en fonction de la position de soupape (PS) déterminée précédemment le couple et la consommation, il détermine la puissance en faisant le produit du couple par le régime moteur (RM), il recherche le régime moteur théorique qui donnerait la consommation minimum pour la même puissance calculée, il calcule le rapport de vitesse à enclencher en choisis- sant parmi les rapports discrets de vitesses possibles celui le plus voisin du rapport théorique en ajustant en conséquence-le calcul du régime moteur théorique correspondant, et enfin il affiche le rapport et le régime moteur théoriques ainsi déterminés.