Brevet FR2559210A1 — publié le 19850809

L'invention concerne un dispositif de réglage, qui exerce son action sur une installation de formation du mélan- ge dans le moteur à combustion interne d'un véhicule automo- bile en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre moteur détectée au niveau d'une chaîne de liaison motrice de l'ensem- ble botte de vitessesmoteur à combustion interne, en amont et en aval de cette botte de vitesses, et d'une charge prédé- terminée par une pédale d'accélération. D'après la demande de brevet allemand publiée sous le N'2811.574 on connait un dispositif servant à régler un ensemble botte de vitesses-un moteur d'entraînement d'un véhi- cule automobile, qui agit sur le dispositif de formation du mélange du moteur d'entraînement et sur la boîte de vitesses, en fonction de la position de la pédale d'accélération et de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement de telle ma- nière que l'on obtient une consommation aussi faible que pos- sible de carburant. Cependant un inconvénient réside dans le fait que le comportement vibratoire de la liaison motrice n'est pas pris en compte lors du réglage. L'invention a pour but d'amortir les vibrations ap- paraissant dans la chatne de liaison motrice d'un véhicule dans le cas d'une alternance de la charge. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans un dispositif du type indiqué plus haut grâce au fait que les grandeurs, qui décrivent l'état vibratoire de la chaîne de liaison motrice - à savoir le couple de rotation de la botte de vitesses, l'étage de la botte de vitesses et la vitesse angulaire des roues motrices du véhicule automo- bile -, sont envoyées au dispositif de réglage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les grandeurs auxiliaires de réglage sont lues hors d'une mémoire morte en fonction de l'étage de la botte de vitesses utilise, grandeurs à partir desquelles, ainsi qu'à partir du couple de rotation, de la vitesse angulaire de l'arbre moteur et de la vitesse angulaire des roues motrices, on peut tirer une différence de vitesse angulaire et un angle de torsion de la chaîne de liaison motrice, qui sont envoyés au dispositif de correction du dispositif de réglage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la résistance à la torsion de la chaîne de liaison motrice en fonction du rapport de réduction de la boite de vitesses qui est utilisé, le rapport de transmission de la boite de vi- tesses et de la boite de différentiel et de coefficients formant paramètres de réglage sont lus hors de la mémoire morte. Conformément à une autre caractéristique de l'in- vention, le dispositif de correction du dispositif de régla- ge détermine la grandeur de réglage à partir de la grandeur de référence et des grandeurs de rétroaction conformément à la loi de réglage: M1 = M1S -K1 + K2 avec M1 Couple de rotation du moteur à combustion interne, M1S Couple de rotation de consigne, K1,K2 Coefficients, Différence entre les vitesses angulaires du volant du moteur à combustion interne et du volant formant un équivalent du véhicule, t 5 Angle de torsion de l'arbre de torsion, imaginé à titre d'équivalent de la chaîne de liaison motrice, entre le volant du moteur à combustion interne et le volant formant un équivalent du véhicule. Le dispositif de réglage conforme à l'invention, qui exerce son action sur une installation de formation du mélange d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automo- bile, présente comme avantage le fait que les vibrations propres à basse fréquence de la chaîne de liaison motrice, qui provoquent l'apparition de couples très élevés dans cet- te chaine de liaison motrice, sont évitées, ce qui a pour effet que la durée de vie de la boite de vitesses et des élé- ments de transmission de force est accrue, et simultanément le confort de conduite est amélioré par suite de l'élimina- tion des vibrations et en raison de l'existence d'un couple moteur uniforme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en ré- férence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une chaîne de liaison motri- ce représentée schématiquement, d'un véhicule automobile com- portant un dispositif de réglage; la figure 2 représente un modèle schématique de véhi- cule automobile; et la figure 3 représente un modèle réduit de véhicule automobile conforme à la figure 2. Un dispositif de réglage désigné par la référence 1 sur la figure 1 comprend une mémoire morte 2, une unité de calcul 3 et une unité de correction 4, qui font partie d'un système à microprocesseur, et un organe de réglage 5. Une chaîne de liaison motrice 6, par exemple d'un véhicule uti- litaire, comporte un moteur à combustion interne 7 muni d'une installation 8 de formation du mélange, unarbre moteur 9 comportant un volant 10, une boîte de vitesses 11 et une boîte de différentiel 12, à partir de laquelle des ar- bres de roues 13,14 aboutissent aux roues motrices 15,16. Un capteur de mesure 17 servant à détecter la vitesse angu- laire est associé au volant 10, un capteur de mesure 18 ser- vant à détecter le couple de torsion est associé à l'arbre moteur 9, des capteurs de mesure 19,20 servant à déterminer la vitesse angulaire sont associés aux roues motrices 15, 16 et un capteur de mesure 21 monté sur la boite de vitesses détecte l'étage de la boite de vitesses actuellement utili- sé. Les capteurs de mesure 17 à 21 correspondent avec le dis- positif par l'intermédiaire de lignes de transmission des signaux. Une déviation de la pédale d'accélération 22 est détectée par un capteur de mesure 23 et est transmise par une ligne de transmission des signaux au dispositif de réglage 1. Sur la figure 2 on a représenté un véhicule auto- mobile sous la forme d'un système formé de plusieurs masses et dans lequel un couple M1 du moteur à combustion interne agit sur un volant 10 de ce moteur avec un moment d'inertie de masse Jl' auquel cas il s'établit une vitesse angulaire 1' L'arbre moteur 9, dans lequel la boite de vitesses 11 est montée de façon intercalée, réalise la poursuite de la transmission de forces jusqu'à la botte de différentiel 12 et, à partir de là, au moyen des arbres d'entraînement 13, 14 jusqu'aux roues motrices 16,15,r qui possèdent une vites- se angulaire o>'2 et auxquelles est appliqué un moment de charge M'2, sous l'action de forces extérieures. Sur la figure 3 on a représenté un modèle réduit du véhicule, qui est dérivé du modèle du véhicule, repré- senté sur la figure 2. Le couple M1 du moteur à combustion interne agit, dans le cas d'une vitesse angulaire L1' sur le volant 10 du moteur avec le moment d'inertie de masse J1 Un volant 24 formant un équivalent du véhicule, imaginé en amont de la botte de vitesses et tournant à une vites- se angulaire X 2' possède un moment d'inertie de masse J2. Un couple de charge M2 réduit sur le côté entrée de la boîte de vitesses agit sur le volant 24 formant un équivalent du véhicule. Le volant 10 du moteur à combustion interne et le volant 24 formant un équivalent du véhicule sont reliés par l'arbre moteur 9*, qui transmet un couple de torsion M. On peut décrire la relation existant entre le modèle du véhicu- le et le modèle réduit du véhicule, avec les relations: 2 = i. iH' 2 (1) mr2 -.2 et (2) 32 2.2 H M2 M2 i (3) M2 =i. H avec i2: Vitesse angulaire du volant 24 formant un équivalent du véhicule, i: Rapport de transmission de la boite de vitesses, iH iH: Rapport de transmission de la boite de différentiel, W: Vitesse angulaire moyenne des roues motrices, i2: Moment d'inertie de masse d'un volant équivalent, imaginé à titre de remplacement du véhicule, en amont de la boite de vitesses, m: Masse du véhicule, r: Rayon d'une roue motrice, M2: Couple de charge, réduit sur le côté entrée de la bol- de vitesses, M2: Moment de charge agissant sur les roues motrices. Un moment d'inertie comparatifs J peut être dé- terminé conformément à la relation: 1= 1 + 1 (4) J =J 1 2 Pour le modèle réduit du véhicule, on peut établir les rela- tions de déplacement: M M M M1M M2 et (5) J1 J J2 (= (6) avec: A: Différence des vitesses angulaires du volant du moteur à combustion interne et du volant équivalent remplaçant le véhicule, et t: Angle de rotation de l'arbre de torsion, imaginé à titre de remplacement de la chaîne de liaison motrice, entre le volant du moteur à combustion interne et le volant équivalent. Le couple de torsion M est proportionnel à la tor- sion 6 et peut être décrit par la relation: M = c. (7) avec: c: Résistance de l'arbre moteur 9* à la torsion. A une position prédéterminée de la pédale d'accélé- ration est associé un couple de rotation de consigne MiS, qui agit sur le dispositif de réglage 1 conformément à la loi de réglage: M1 = M1S - K1 + K2 à (8) K1,K2 étant les coefficients, à l'aide de l'organe de réglage qui commande l'installation de préparation du mélange, notam- ment la pompe d'injection d'un moteur à combustion interne à autoallumage d'un véhicule utilitaire, de manière à provoquer le réglage du couple M1 du moteur à combustion interne. L'ensemble du système ainsi réglé peut être décrit par les équations différentielles: 1 2 cMi = K1 ( 2 C)à, MlS M2 (9) J (1 J J1 J2 = (10) Une proposition de solution exponentielle (ePt) pour la partie homogène conduit, lors du calcul des valeurs propres p, à l'équation caractéristique: K1 K2 p2 + _ p + c _ = 0 (11) J1 J J1 On peut tirer de cette équation les conditions dans lesquelles le déplacement réglé se déroule de façon stable: J1 K > 0 et K Si l'on compare la relation (11) à l'équation carac- téristique générale d'un système de 2ème ordre: 2 2 p + 2 D cp+ C2 = 0 (12) l'affaiblissement "D" peut être décrit par la relation: K1 -D=(13) 2Jî c K2 2J1 J - J et la fréquence angulaire propre w0 peut être décrite avec la relation: c = K2 (14) 0 J1 Les coefficients K1 et K2 pour la loi de réglage (8) sont réglés de manière à fournir l'affaiblissement désiré (D) et la fréquence propre 0. Pendant le déplacement d'un véhicule utilitaire com- portant un moteur à combustion interne à auto-allumage, un couple de rotation désiré du moteur à combustion interne est prédéterminé par le conducteur par l'intermédiaire de la pé- dale d'accélération-22. Le signal de position de la pédale d'accélération, qui est détecté parle capteur de mesure 23, est envoyé en tant que grandeur de référence au dispositif de correction 4. L'organe de réglage commandé par le dis- positif de correction 4 provoque un déplacement du levier de réglage de la pompe d'injection de l'installation 8 de for- mation du mélange. La variation du couple de rotation du mo- teur à combustion interne est réalisée au moyen du dispositif de réglage de telle manière que des vibrations sont pratique- ment empêchées par suite de la résistance de la chaine de liaison motrice à la torsion, ce qui est possible grâce à la détection de la vitesse angulaire 1 du volant du moteur à combustion interne, du moment de torsion M, du rapport de transmission i et de la vitesse angulaire des roues motrices w, grandeurs qui sont envoyées au dispositif de réglage 1. Le couple de torsion M est envoyé en tant que grandeur de réglage à l'unité de calcul 3 et X 1 et W sont envoyées en tant que grandeurs supplémentaires d'état à cette unité de calcul. Les coefficients K1,K2, la résistance à la torsion c de la chaîne de liaison motrice et le rapport de transmis- sion global i.iH sont lus hors de la mémoire morte 2 en fonction de l'étage réglé de la botte de vitesses. Dans l'u- nité de calcul 3 se trouve formée à partir de ces valeurs et conformément à la relation (7) de l'angle de torsion et à la relation: 4> = w1 - i*iH 2 (15) la différence6 entre la vitesse anqulaire dJ du volant 10 du moteur à combustion interne et la vitesse angulaire W 2 du volant 24 formant un équivalent du véhicule, et cet- te différence et les coefficients K1 et K2 sont envoyés en tant que grandeur de réaction à l'unité de correction 4. Dans cette unité de correction 4 se trouve déterminée, conformément à la loi de réglage (8), à partir de la grandeur de référence et des grandeurs de réaction, une grandeur de sortie agissant sur l'organe de réglage 5, ce qui permet de modifier par exemple la position de réglage de la pompe d'injection, de sorte qu'il s'établit finalement le couple moteur désiré par le conducteur et qui peut être transmis sans vibration aux roues motrices 15, 16 par l'intermédiaire de l'arbre moteur 9 des arbres de roues 13,14. Selon une autre réalisation conforme à l'invention, la grandeur de réglage agit sur le papillon des gaz d'un carburateur, dans le cas d'un moteur à combustion interne à allumage commandé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage, qui exerce son action sur une installation de formation du mélange dans un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre moteur (9), détectée au niveau d'une chaîne de liaison motrice (6) de l'ensemble boî- te de vitesses-moteur à combustion interne, en amont et en aval de cette boîte de vitesses, et d' une charge prédétermi- née par une pédale d'accélération, caractérisé en ce que les grandeurs, qui décrivent l'état vibratoire de la chaîne de liaison motrice (6) - à savoir le couple de rotation de la boite de vitesses, l'étage de la boite de vitesses et la vitesse angulaire des roues motrices du véhicule automobile -, sont envoyées au dispositif de réglage. 2. Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que des grandeurs auxiliaires de réglage sont lues hors d'une mémoire morte (2) en fonction de l'éta- ge de la boite de vitesses utilisé, grandeurs à partir desquelles, ainsi qu'à partir du couple de rotation, de la vitesse angulaire de l'arbre moteur (9) et de la vitesse an- gulaire des roues motrices (15,16), on peut tirer une dif- férence de vitesse angulaire et un angle de torsion de la chaîne de liaison motrice, qui sont envoyés au dispositif de correction (4) du dispositif de réglage (2). 3. Dispositif de réglage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance à la torsion(c) de la chaîne de liaison motrice en fonction du rapport de réduc- tion de la boite de vitesses qui est utilisé, le rapport de transmission (i.iH) de la boite de vitesses (11) et de la boîte de différentiel (12) et dscoefficients (K1,K2) for- mant paramètres de réglage, sont lus hors de la mémoire morte (2). 4. Dispositif de réglage suivant la revendication 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de correction (4) du dispositif de réglage (1) détermine la grandeur de ré- glage à partir de la grandeur de référence et des grandeurs de rétroaction conformément à la loi de réglage: M1 = Mis - K1 6u +K2 S avec M1 Couple de rotation du moteur à combustion interne M1s Couple de rotation de consigne, K,,K2 Coefficents Différence entre les vitesses angulaires du volant du moteur à combustion interne et du volant for- mant un équivalent du véhicule, Angle de rotation de l'arbre de torsion, imaginé à titre d'équivalent de la chaîne de liaison mo- trice, entre le volant du moteur à combustion interne et le volant formant un équivalent du véhicule.