Brevet FR2549154A1 — publié le 19850118

-1 -2549154 Procédé et dispositif de commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne La présente invention concerne un procédé de com5 mande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un tel procédé, du type dans lequel on effectue des réglages successifs d'au moins une quantité variable influençant le 10 processus de combustion, en fonction des valeurs instantanées de deux paramètres de fonctionnement différents du moteur, en étant guidé par des valeurs nominales individuelles de ladite quantité pour une pluralité de parties différentes de la gamme de fonctionnement du moteur. 15 définies par des intervalles prédéterminés pour les valeurs desdits deux paramètres de fonctionnement. En pratique, les deux paramètres de fonctionnement du moteur consistent généralement en la pression d'admission et la vitesse de rotation du moteur De plus, la quantité variable soumiseà des réglages successifs consiste généralement en le point d'allumage, c'est-à-dire l'instant auquel une étincelle d'allumage est engendrée dans un cylindre du moteur Ledit instant peut être défini soit en terme de temps relatif, soit, plus couramment, en 25 terme de position angulaire d'un organe rotatif du moteur. Cependant, les procédés du type ci-dessus peuvent également, alternativement ou additionnellement, faire appel à des réglages successifs d'autres quantités variables ayant une influence sur le processus de combustion d'un moteur 30 à combustion interne En particulier, ils peuvent être utilisés pour effectuer des réglages successifs de l'alimentation d'un fluide ou d'un mélange de fluides vers les chambres de combustion du moteur Par exemple, ils peuvent servir à effectuer des réglages successifs de l'alimenta35 tion du moteur en combustible et/ou en air Dans les moteurs pourvus de moyens pour provoquer une injection d'eau -2 dans les chambres de combustion, le procédé peut également être utilisé pour commander cette injection d'eau. Lors de la commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne selon un procédé du type ci5 dessus, il est nécessaire d'assurer que le moteur ne courra pas le risque d'être endommagé en étant autorisé à fonctionner selon un mode inacceptable pendant une durée substantielle De plus, il est également souvent souhaitable d'empêcher le moteur de fonctionner dans des modes qui, bien que n'impliquant aucun risque de détérioration du moteur sont indésirables pour d'autres raisons, par exemple à l'égard de l'environnement. Dans l'art antérieur, le problème consistant à empêcher le moteur de fonctionner dans un mode indésirable était généralement résolu en choisissant les valeurs nominales de ladite quantité variable de manière à offrir une marge de sécurité appropriée Cependant, cette solution antérieure entraîne une réduction considérable des performances maximales du moteur. Un objet de l'invention est de proposer un procédé perfectionné du type initialement spécifié, qui empêche le moteur de fonctionner en un mode indésirable pendant une durée appréciable sans provoquer de réduction excessive superflue des performances du moteur. A cet effet, selon l'invention, est proposé un procédé du type ci-dessus, qui est caractérisé en ce qu'on limite le réglage de ladite quantité dans chacune d'au moins certaines desdites parties de la gamme de fonctionnement du moteur en fonction d'au moins une valeur limite 30 individuelle de ladite quantité dans la partie de la gamme de fonctionnement en question, ladite valeur limite étant choisie de manière à empêcher le moteur d'être soumis à des conditions de fonctionnement indésirables. La limitation proposée du réglage de la quantité 35 -3 variable peut être effectuée en fonction d'au moins une valeur limite individuelle fixe prédéterminée pour chaque partie concernée de la gamme de fonctionnement du moteur. Cependant, elle peut alternativement ou additionnellement être effectuée en fonction d'au moins une valeur limite individuelle variable pour chacune de ces parties de la gamme de fonctionnement Dans ce dernier cas le procédé selon l'invention peut de préférence comprendre les étapes consistant à détecter toute existence d'au moins un type choisi de condition de fonctionnement indésirable du moteur, et à utiliser toute détection d'une telle existence pour déterminer une valeur limite variable pour la partie de la gamme de fonctionnement en question. A titre d'exemple, des conditions de fonctionnement indésirables qui peuvent mériter d'être détectées et utilisées pour la détermination de valeurs limites variables sont le cognement du moteur, des conditions thermiques indésirables du moteur et des conditions indésirables dans les gaz d'échappement, en ce qui concerne par exem20 ple leur composition. L'invention concerne également un dispositif de commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne comprenant des moyens de réglage pour effectuer des réglages successifs d'au moins une quantité variable influençant le processus de combustion, en fonction des valeurs instantanées de deux paramètres de fonctionnement différents du moteur en étant guidé par des valeurs nominales individuelles de ladite quantité pour une pluralité de parties différentes de la gamme de fonc30 tionnement du moteur, définies par des intervalles prédéterminés pour les valeurs-desdits deux paramètres de fonctionnement Selon l'invention le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de réglage sont agencés pour limiter le réglage de ladite quantité dans chacune 35 d'au moins certaines desdites parties de la gamme de -4 fonctionnement du moteur en fonction d'au moins une valeur limite individuelle de ladite quantité dans la partie de la gamme de fonctionnement en question, ladite valeur limite étant choisie de manière à empêcher le moteur d'être soumis à une condition de fonctionnement indésirable. L'invention est décrite cidessous plus en détail en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma-bloc illustrant un dispositif selon une première forme de réalisation de l'inven10 tion choisie à titre d'exemple seulement, et la figure 2 est un schéma-bloc d'un dispositif selon une seconde forme de réalisation de l'invention, également choisie à titre d'exemple seulement. Dans la description ci-dessous, les dispositifs il15 lustrés seront tout d'abord décrits comme servant à la commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne en effectuant des réglages successifs du point d'allumage au cours du fonctionnement du moteur. Puis une courte description sera également donnée pour ex20 pliquer comment les dispositifs illustrés peuvent être utilisés pour effectuer les réglages successifs de l'alimentation d'un moteur en combustible. Sur la figure 1, le numéro de référence 10 désigne un moteur à combustion interne qui, par exemple, peut con25 sister en un moteur à pistons à quatre cylindres et à quatre temps, Le moteur 10 est pourvu d'un transducteur de pression d'admission 11 d'un transducteur de vitess du moteur 12 et d'in transducteur de position d'arbreà cames 13 Sur la figure 1 ces transducteurs et les quatre bou30 gies d'allumage 14 du moteur ont été représentés schématiquement en traits pointillés. Les transducteurs 11 12 et 13 sont reliés à une unité de mise en forme de signaux 15 dans laquelle les signaux de sortie desdits transducteurs peuvent être sou35 mis à tout type de mise en forme ou de transformation 5 nécessaire en fonction de l'utilisation subséquente à laquelle sont destinés ces signaux. Au moyen de fils de bougie conventionnels, les bougies d'allumage 14 sont reliées à un circuit de commande 24 5 qui délivre aux bougies d'allumage les impulsions à haute tension requises. Le numéro de référence 16 désigne un circuit de réglage du point d'allumage qui, au cours du fonctionnement du du moteur, règle successivement le point d'allumage en fonc10 tion des valeurs existantes de la pression d'admission et de la vitesse du moteur Le circuit de réglage du point d'allumage 16 comprend un décodeur d'adresse 17, une mémoire dé valeur nominale 18, une mémoire de valeur limite 19, un additionneur 20 une unité de valeur de correction régla15 ble 21 et une unité de comparaison et de sélection 22. Des valeurs nominales individuelles du point d'allumage pour une pluralité de parties différentes de la gamme de fonctionnement du moteur, correspondant à différents intervalles pour les valeurs de la pression d'admission et de 20 la vitesse du moteur, sont mémorisées de façon permanente sous forme binaire dans la mémoire de valeurs nominales 18. De manière similaire, des valeurs limites individuelles du point d'allumage pour au moins certaines desdites parties de la gamme de fonctionnement du moteur sont mémorisées de 25 façon permanente sous forme binaire dans la mémoire de valeurs limites 19 Les différentes parties de la gamme de fonctionnement du moteur peuvent être formées grâce à une division de type matriciel de la gamme de fonctionnement totale en une pluralité de parties de matrice séparées, chacune d'elles représentant un intervalle de valeurs donné pour la pression d'admission et un intervalle de valeurs donné pour la vitesse du moteur. A partir de l'unité 15 le décodeur d'adresses 17 reçoit une information concernant la pression d'admission et la vitesse du moteur instantanées Guidé par cette infor- -6 mation, le décodeur d'adresses 17 détermine la partie de la gamme de fonctionnement dans laquelle le moteur fonctionne, et adresse les deux mémoires 18 et 19 en fonction de celle-ci La valeur limite du point d'allumage pour la partie en question de la gamme de fonctionnement, 5 mémorisée dans la mémoire de valeurs limites 19, est alors délivrée sur une première entrée de l'unité de comparaison et de sélection 22, tandis que la valeur nominale du point d'allumage pour ladite partie de la gamme de fonctionnement mémorisée dans la mémoire de valeurs nominales 18 est délivrée à une entrée de l'additionneur 20 qui, simultané10 ment, reçoit sur une autre de ses entrées une valeur de correction ajustable positive ou négative à partir de l'unité de valeur de correction 21 L'additionneur 20 engendre une valeur consistant en la somme de la valeur nominale en question et de la valeur de correction Cette valeur de somme est délivrée sur une 15 autre entrée de l'unité de comparaison et de sélection 22. L'objet de l'unité de valeur de correction 21 est de permettre une correction simple et rapide de toutes les valeurs nominales mémorisées dans la mémoire a 18 lorsqu'on le souhaite, par exemple lors du passage d'un type de combus20 tible à un autre type de combustible. L'unité de comparaison et de sélection 22 sert à comparer la valeur nominale corrigée délivrée avec la valeur limite délivrée et à établir une sélection entre ces deux valeurs Si la valeur nominale corrigée diffère de la valeur 25 limite de manière inadmissible,la valeur limite est sélectionnée Si au contraire la valeur limite corrigée diffère de la valeur limite dans une mesure autorisée, ladii valeur nominale est sélectionnée Lorsque les deux valeurs sont égales aucune sélection entre elles n'est nécessaire Au moyen de circuits appropriés prévus dans l'unité 22 la valeur du point d'allumage choisie est temporairement mémorisée dans ladite unité jusqu'à ce qu'un point d'allumage différent soit nécessaire du fait d'une variation de la pres= sion d'admission et/ou de la vitesse du moteur, impliquant 35 le passage d'une partie de la gamme de fonctionnement du moteur à une autre partie de cette gamme. -7 La valeur du point d'allumage déterminée au moyen du circuit de réglage ci-dessus et mémorisée dans l'unité 22 est utilisée pour commander la création d'impulsions à haute tension dans le circuit de commande 24 par l'inter5 médiaire d'un circuit de synchronisation, globalement indiqué en 23 Sur la figure 1, ce circuit de synchronisation 23 a été illustré comme consistant en trois unités différentes, comprenant une unité de contrôle 25, un compteuràrebours 26 et une unité arithmétique 27 La valeur du point d'allumage qui a été choisie dans l'unité 22 et qui peut définir le point d'allumage souhaité-en termes d'angle, correspondant à une certaine position angulaire de l'arbre à cames du moteur, est délivrée à l'unité arithmétique 27 qui calcule la différence entre une valeur d'an15 gle supérieure constante et la valeurdel'anglecorrespondant au point d'allumage souhaité La valeur de la différence ainsi formée dans l'unité 27 est délivrée au compteur à rebours 26 A partir de l'unité 15 l'unité de contrôle 25 reçoit des impulsions de synchronisation dérivées du trans20 ducteur d'arbre à cames 13 Ainsi, à chaque fois que l'arbre à cames atteint une position angulaire correspondant à cette valeur d'angle supérieure constante mémorisée dans l'unité 27 l'unité de contrôle 25 est amenée àengendrer une série d'impulsions ayant un espacement en temps corres25 pondant à la durée de chaque rotation de l'arbre à cames d'un angle de 1 à la vitesse réelle du moteur A partir de l'unité 25 lesdites impulsions sont délivrées au compteur à rebours 26 qui délivre une impulsion de déclenchement au circuit de commande 24 lorsqu'il a compté jusqu'à zéro Le circuit de commande 24 délivre alors une impulsion d'allumage à haute tension à une bougie d'allumage 14. Le dispositif décrit ci-dessus et représenté sur la figure 1 contrôle le point d'allumage en fonction de valeurs nominales constantes et de valeurs limites cons35 tantes mémorisées de façon permanente dans les mémoires 18 -8 et 19, respectivement La figure 2 représente une autre forme de réalisation; dans laquelle le point d'allumage est contrôlé en fonction de valeurs limites variables, et non plus constantes Du fait que la majeure partie du dis5 positif de la figure 2 est identique au dispositif de la figure 1 (les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes sur les figures 1 et 2) la description suivante du dispositif selon la figure 2 ne sera limitée qu'aux seulesdifférences entre ce dispositif et la forme 10 de réafisation de la figure 1. En plus des diverses unités représentées sur la figure 1, le dispositif de la figure 2 comprend également une unité de réglage de valeur limite 28 et un transducteur supplémentaire 29 sur le moteur 10 Le transducteur 29 peut 15 par exemple consister en un transducteur de cognement engendrant un signal de sortie indiquant toute existence de cognement dans le moteur L'unité 28 est reliée à l'unité de comparaison et de sélection 22 afin de recevoir de cette unité une information concernant la valeur du point d'allumage choisie et stockée dans celle-ci En outre, l'unité 28 est également reliée à l'unité 15 afin de pouvoir recevoir un signal de commande dérivé du transducteur 29 lorsqu'un cognement a lieu dans le moteur Lorsqu'un tel signal de commande est reçu par l'unité 15 l'unité 28 in25 troduira une nouvelle valeur limite dans la partie de la mémoire de valeurs limites 19 adressée par le décodeur 17. Cette nouvelle valeur limite pourra de préférence être la somme de la valeur reçue de l'unité 22 et d'un terme constant par exemple un " 1 " binaire Ainsi, la valeur limite 30 mémorisée dans la mémoire 19 sera successivement modifiée par pas jusqu'à ce qu'aucun cognement n'ait plus lieu dans le moteur 10. Dans le cas o les dispositifs représentés sur les Figures 1 et 2 sont utilisés pour effectuer des réglages successifs de l'alimentation en combustible vers le moteur -9 et non plus du point d'allumage, le numéro de référence 14 désignera quatre injecteurs de combustible à ia place des quatres bougies d'allumage. Ces injecteurs de combustible 14 seront contrôlés par 5 le circuit de commande 24 qui leur délivrera des impulsions électriques de commande appropriées. Le numéro de référence 16 désignera un circuit de réglage de l'alimentation en combustible réglant successivement l'alimentation en combustible en fonction de la pres10 sion d'admission et de la vitesse du moteur existantes. Les valeurs mémorisées dans les mémoires 18 et 19 consisteront en des valeurs nominales et des valeurs limites pour l'alimentation en combustible. La valeur choisie dans l'unité 22 peut être l'instant 15 souhaité pour le commencement d'une injection de combustible dans un cylindre du moteur, exprimé en termesd'un angle corxespondant à une certaine position angulaire de l'arbre à cames Après le commencement d'une injection de combustible dans un cylindre, cette injection pourra être interrom20 pue à un instant suivant correspondant à une position angulaire constante de l'arbre à cames. D'une autre manière, l'injection de combustible pourra être commencée à une position angulaire constante de l'arbre à cames auquel cas elle sera alors interrompue 25 sous l'influence du circuit de réglage 16. Le transducteur supplémentaire 29 représenté sur la Figure 2 pourra servir à indiquer toute existence de teneur en CO inadmissible dans les gaz d'échappement Ainsi, le dispositif peut être utilisé pour commander l'injection de 30 combustible de manière à conserver une teneur en CO acceptable dans les gaz d'échappement. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites cidessus et illustrées sur les dessins De nombreuses autres formes de réalisation peuvent être envi35 sagées à la place sans sortir du cadre de l'invention. -10 On notera en particulier que, si on le souhaite, le dispositif pourra être facilement modifié de manière à assurer une commande individuelle pour chaque cylindre du moteur. -11 REVENDICATIONS 1 Procédé de commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne, dans lequel on effectue des réglages successifs d'au moins une quantité variable influençant le processus de combustion, en fonction des valeurs instantanées de deux paramètres de fonctionnement différents du moteur, en étant guidé par des valeurs nominales individuelles de ladite quantité pour une pluralité de parties différentes de la gamme de fonctionnement du moteur, définies par des intervalles prédéterminés pour les valeurs 10 desdits deux paramètres de fonctionnement, caractérisé en ce qu'on limite le règlage de ladite quantité dans chacune d'au moins certaines desdites parties de la gamme de fonctionnement du moteur en fonction d'au moins une valeur limite individuelle de ladite quantité, dans la partie de la gamefi 15 de fonctionnement en question, ladite valeur limite étant choisie de manière à empêcher le moteur d'être soumis à des conditions de fonctionnement indésirables. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce qu'on limite le réglage de ladite quantité en fonction d'au moins une valeur limite individuelle fixe prédéterminée pour chaque partie concernée de la gamme de fonctionnement du moteur. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on limite le réglage de ladite quantité en fonction d'au moins une valeur limite individuelle variable pour chaque partie concernée de la gamme de fonctionnement du moteur. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on détecte toute existence d'au moins un type choisi de condition de fonctionnement indésirable du moteur et on utilise toute détection d'une telle existence pour déter35 miner une valeur limite variable pour la partie en question de la gamme de fonctionnement. 2549154. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on détecte toute existence de cognement dans le moteur et on utilise toute détection d'une telle existence pour déterminer une valeur limite variable. 6 Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce au'on détecte toute existence de conditions thermiques indésirables dans le moteur et on utilise toute détection d'une telle existence pour déter10 miner une valeur limite variable. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'on détecte toute existence de conditions indésirables dans les gaz d'échappement 15 provenant du moteur et on utilise toute détection d'une telle existence pour déterminer une valeur limite variable. 8 Dispositif de commande du processus de combustion dans un moteur à combustion interne, comprenant des moyens de réglage pour effectuer des réglages successifs 20 d'au moins une quantité variable influençant le processus de combustion, en fonction des valeurs instantanées de deux paramètres de fonctionnement différents du moteur, en étant guidé par des valeurs nominales individuelles de ladite quantité pour une pluralité de parties différentes 25 de la gamme de fonctionnement du moteur, définies par des intervalles prédéterminés pour les valeurs desdits deux paramètres de fonctionnement, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont agencés pour limiter le réglage de ladite quantité dans chacune d'au moins certaines desdites 30 parties de la gamme de fonctionnement du moteur en fonction d'au moins une valeur limite individuelle de ladite quantité dans la partie de la gamme de fonctionnement en question, ladite valeur limite étant choisie de manière à empêcher le moteur d'être soumis à une condition de fonc-2 35 tionnement indésirable. 9 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les moyens de réglage sont agencés pour limiter le réglage de ladite quantité en fonction d'au moins une valeur limite individuelle fixe prédéterminée pour chaque Dartie concernée de la gamme de fonctionnement du moteur. Dispositif selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont agencés pour limiter le réglage de ladite quantité en fonction d'au moins une valeur limite individuelle variable 10 pour chaque partie concernée de la gamme de fonctionnement du moteur. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection agencés 15 pour détecter toute existence d'au moins un type choisi de condition de fonctionnement indésirable du moteur, et des moyens agencés pour être actionnés par lesdits moyens de détection afin de déterminer et de mémoriser des valeurs limites individuelles variables de ladite quantité pour différentes parties de la gamme de fonctionnement du moteur.