Brevet FR2570656A2 — publié le 19860328

FR 2570656 A2 19860328 FR 8414887 A 19840921 La Présente Addition est relative à des perfec- tionnements apportés à un embrayage à commande automatique, du genre décrit dans le brevet principal. Le dispositif objet du brevet principal utili- sait un calculateur électronique analogique, et notamment un sommateur analogique 9, qui pilotait la commande de l'em- brayage II et la commande de la pompe à injection V du mo- teur thermique I. Ces actions sur le régulateur d'injection étaient exercées par des vérins pneumatiques ou hydrauliques, eux-mêmes commandés par des électro-vannes qu'actionnait le calculateur d'embrayage. L'utilisation d'une pompe d'injec- tion à régulateur mécanique, et d'un calculateur électroni- que de type analogique, présentait donc l'inconvénient de nécessiter l'emploi de vérins pilotés par des électro-vannes. La présente addition a pour but de perfection- ner le dispositif, notamment en ce qui concerne l'inhibition de la pédale d'accélérateur, dont la structure ne comporte désormais plus aucun vérin. Un dispositif selon l'addition, pour automa- tiser l'embrayage mécanique classique d'automobile du type à friction est réal isé suivant la revendication 1 du bre- vet principal, et il est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: - un calculateur électronique d'embrayage du type digital utilisant un micro-processeur; - une pompe d'injection munie d'un régulateur constitué par un calculateur électronique de pilotage de type digital, utilisant un micro-processeur, et reliée au calculateur d' embrayage; - des informations étant échangées sous forme électrique en- tre les deux calculateurs d'embrayage et d'injection. Grâce à cette disposition, le calculateur d' embrayage dialogue directement par des impulsions électri- ques, avec le régulateur électronique de la pompe d'injec- tion, sans qu'il soit désormais nécessaire d'intercaler au- cun vérin ou électro-valve. Grâce à cette disposition selon l'addition, le dispositif objet du brevet principal se trouve perfection- né avec les avantages suivants: - la structure de l'actionneur d'embrayage est simplifiée - la puissance nécessaire pour l'actionneur est considéra- blement réduite; - ce système s'adapte automatiquement au fur et à mesure que l'usure apparaît sur les divers organes ( il n'est plus nécessaire d'effectuer des réglages ultérieurs); - 1' énergie dissipée dans l'embrayage se trouve considéra- blement réduite; - finalement, cela améliore nettement le comportement du véhicule, notamment dans les démarrages en côte. D'une manière générale, le dispositif se- lon l'addition correspond à un degré d'automatisme plus éle- vé que celui du brevet principal. En effet, avec le systè- me décrit dans le brevet principal, le conducteur appuyait sur l'accélérateur d'une manière lui permettant de fixer à sa guise la valeur du débit de combustible injecté. Cela pouvait éventuellement conduire à des fausses manoeuvres ou à des à-coups dans la conduite du véhicule. Par contre, avec le dispositif objet de l'addition, le conducteur écrase la pédale d'accéléra- teur, mais ensuite, la gestion des débits injectés tout au long du processus de changement de vitesses se trouve entiè- rement automatisée. Le dessin annexé, donné à titre d' exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1 est un schéma bloc illustrant un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'addi- tion. Figure 2 est un schéma de séquence,du genre connu sous le nom de " ordinogramme ", illustrant le mode de fonctionnement de l'embrayage automatique ainsi équi- pé. Le dispositif illustré sur les dessins est destiné à équiper l'ensemble d'un moteur thermique 1, assemblé de façon connue, à un embrayage mécanique 2, et à une boite à vitesses 3. Sur cette dernière,la sélection des rapports de vitesses peut être effectuée en actionnant un levier de changement de vitesses 4, lequel peut être ac- tionné soit manuellement, par le conducteur, soit à par- tir d'une commande automatique. Le conducteur du véhicule dispose, à la manière connue, d'une pédale d'accélérateur 5,dont les mou- vements actionnent un potentiomètre 6,relié à un calcula- teur électronique 7. Ce dernier est un calculateur d'injec- tion, d'un type en lui-même connu, qu'une ligne 8 relie à la pompe d'injection 9 du moteur 1. Le calculateur 7 com- mande, à chaque instant, le débit de combustible injecté par la pompe 9 Selon l'addition, le calculateur d'in- jection 7 dialogue avec un calculateur d'embrayage 10. Ce dernier est un calculateur électronique à micro-processeur, qui reçoit: - par une ligne ll, l'information du débit de combustible injecté par la pompe 9; - par une ligne 12, l'information concernant la position de la pédale d'accélérateur 5 et son action sur le potentiomé- tre 6; - par une ligne 13, reliée au levier de changement de vi- tesses 4, l'ordre d'ouverture de l'embrayage, en vue de procéder à un changement de vitesses; -par une ligne 14, l'indication de la vitesse de rotation du moteur 1; -par une ligne 15, l'indication de la vitesse de déplace- ment du véhicule - par une ligne 16, l'indication de point mort de la boite à vitesses 3. Par contre, une ligne 17, reliant les calculateurs 7 et 10, leur permet de dialoguer en ce qui concerne l'ordre éventuel d'inhiber l'action de la pédale d' accélérateur 5. Enfin, du calculateur d'embrayage 10 partent: - une ligne 18, reliée au calculateur d'injection 7, pour lui imposer en consigne la vitesse du moteur 1; - une ligne 19, reliée au calculateur d'injection 7, pour lui imposer une variation lente du débit de combustible injecté; - une ligne 20, reliée à un actionneur mécanique 21 capa- ble de débrayer sur commande l'embrayage 2. Le fonctionnement est le suivant: On a résumé sur l'ordinogramme de la figure 2, le déroulement schématisé du haut vers le bas, des différents processus possibles, en fonction d'une in- formation injectée par le haut dans le dispositif selon 1' addition. Avec référence au schéma de la figure 2, on voit que les informations échangées entre les calculateurs d'embrayage 10, et d'injection 7, sont les suivantes: Informations émises par le calculateur d'injection vers le calculateur d'embrayage: ( OUI - accélérateur sollicité ( information logique 1 bit ( NON - débit injecté dans le moteur: pourcentage du débit macimal injectable dans les conditions présentes: * information analogique ou * information pseudoanalogique ou * information digitale 1 byte. Par ailleurs, les informations émises par le calculateur d'embrayage 10 vers le calculateur d'in- jection 7 sont les suivantes: ( ouI * inhibition de l'action de la pédale d'accélérateur ( NON information logique 1 bit ( normal *imposition d'une croissance lente du débit injecté (lent information logique 1 bit * imposition d'une consigne de vitesse No (analogique) information(pseudoanalogique) selon les cas (digitale 1 byte) En définitive, la liaison électrique directe entre les calculateurs d'embrayage 10 et d'injection 7, permet plus de finesse et de rapidité dans les échanges d'informations, par rapport à la liaison décrite au brevet principal. Dans la structure du brevet principal, le calculateur d'embrayage était informé de l'action du con- ducteur sur la pédale d'accélérateur VII, par l'accroisse- ment à partir du ralenti de la vitesse du moteur. Une sur- veillance constante de la vitesse du moteur et de sa dérivée première par rapport au temps permettait de détecter l'inten- tion du conducteur de démarrer; par la mesure de la dérivée, cela permettait d'estimer s'il s'agissait d'un d"marrage en douceur, ou d'un démarrage sportif. Aussitôt détectée cette intention de démarrer, le calculateur positionnait 1' embrayage II au point d'accostage parce que la phase de régu- lattion de l'embrayage ne peut débuter que lorsque la garni- ture d'embrayage commence à transférer le couple du moteur vers le véhicule Cela obligeait à prévoir pour l'action- neur d'embrayage, un élément très performant, nécessitant des réglages répétés en cours d'exploitation du véhicule, et réalisant un accostage déterministe, c'est-à-dire dans des conditions fixées une fois pour toutes à l'avance. Dans le dispositif selon l'addition, le dialogue entre les calculateurs d'embrayage 10 et d'injec- tion 7 permet d'améliorer sensiblement cette situation, et de simplifier l'actionneur d'embrayage 21. L'accostage de l'embrayage peut être adaptatif, ce qui supprime toute nécessité de réglage en cours d'exploitation. L'actionneur 21 peut être beaucoup moins rapide, et des solutions n'utilisant que l'énergie électri- que sont possibles. En particulier, on peut utiliser des positionneurs, qui permettent d'accepter toutes les formes de caractéristiques force/déplacement pour la commande de mécanismes d'embrayage. Le nouveau processus d'accostage est le suivant: La décision du calculateur d'embrayage 10 de lancer la phase d'accostage est conditionnée par les élé- ments suivants: - boîte à vitesses à sélecteur positionnée hors du point mort; - vitesse véhicule nulle; - pédale d'accélérateur sollicitée. Cette dernière information est transmise 25706.56 au calculateur d'embrayage par le calculateur d'injection, en un temps très court par rapport à celui nécessaire à tou- te réaction mécanique. Le calculateur d'embrayage 10 peut alors émettre vers le calculateur d'injection 7 l'ordre d'inhibi- tion de la commande d'accélérateur.I1 peut simultanément don- ner l'ordre à l'actionneur d'embrayage de quitter la position débrayée pour s'acheminer vers la position embrayée. Le calculateur d'embrayage 10 surveille les taux de débit injecté dans le moteur 1, que lui transmet le calculateur d'injection 7.Lorsque ce taux quitte la valeur qu'il avait (débit nécessaire à l'entretien du moteur au ra- lenti à vide) avant que l'on lance l'opération d'accostage, du couple commence à être transmis du moteur vers la trans- mission, et l'accostage est réalisé.Ceci peut être obtenu, - quelle que soit la position de cet accostage dans la course totale. C'est donc bien une opération adaptative entièrement pilotée en boucle fermée par le calculateur d'embrayage. Si le temps le plus long nécessaire à 1' accostage et correspondant au cas o la garniture est très usée,est plus court que 0,2, ou 0,5 seconde, le conduc- teur ne pourra pas déceler ce retard à l'exécution de son ordre. Il y a cependant un gain important au ni- veau de la vitesse de l'actionneur qui, dans les réalisa- tions initiales, devait effectuer la même opération en 0,05 seconde.La puissance de l'actionneur nouveau pourra être divisée par des facteurs de 5 à 10. D'autre part, on part d'un accostage dé- terministe nécessitant des réglages au cours de l'exploita- tion, à un accostage adaptatif ne nécessitant aucun réglage. Ceci apporte un progrès pour l'utilisatuer, et la possibi- lité d'un actionneur 21 tout électrique. En ce qui concerne l'usure de l'embrayage 2, le dispositif selon l'addition présente également des avantages. L'accostage obtenu,le calculateur d'em- brayage 10 émet, vers le calculateur d'injection 7, les ordres suivants: - croissance lente du débit injecté - - vitesse de consigne No. Cette consigne No peut être la vitesse de ralenti si le moteur est capable de fournir du couple à cet- te vitesse. Si non, une vitesse proche de celle du ralen- ti, à laquelle le moteur considéré est capable de fournir un couple utile. Le calculateur d'embrayage maintient 1' ordre de fermeture donné à l'actionneur d'embrayage en ap- pliquant les procéduree décrites dans le brevet initial,no- tamment en ce qui concerne la vitesse véhicule et la détec- tion de l'obtention du démarrage. Si le démarrage n'a pas été obtenu lorsque l'information débit injecté dans le moteur émise par le cal- culateur d'injection correspond à 100 % du débit maximum in- jectable au régime considéré et dans les conditions présen- tes de fonctionnement, le calculateur d'embrayage émettra vers le calculateur d'injection une consigne de vitesse mo- teur No supérieure à la précédente, et ceci jusqu'à ce que l'on atteigne la vitesse à laquelle le moteur peut dévelop- per son couple maximum, ou bien que le démarrage soit ob- tenu selon les critères du brevet principal. Lorsque le démarrage aura été obtenu, le calculateur d'embrayage cessera d'émettre les consignes d'inhibition de l'action de la pédale d'accélérateur de croissance lente du débit injecté dans le moteur de vitesse moteur No. Dans le cas o, en cours de démarrage, le conducteur lâcherait la pédale d'accélérateur,le calcu- lateur d'injection n'enverrait plus au calculateur d'embraya- ge l'information pédale d'accélérateur sollicitée. Le calculateur d'embrayage donnerait alors l'ordre à l'actionneur de fonctionner dans le sens ou- verture de l'embrayage, et ceci en surveillant le taux de carburant injecté,de manière à interrompre l'action d'ou- verture d'embrayage, lorsque le taux de débit injecté at- teindra la valeur qu'il avait eue au moment o a été débutée la phase d'accostage. Si, au bout de quelques secondes, la pédale d'accélérateur n'est pas à nouveau sollicitée 9le calculateur d'embrayage donnera l'ordre à l'actionneur d'al- ler se positionner en butée de fin de course d'ouverture. Tout ce qui vient d'être exposé concerne un moteur à admission atmosphérique. En fait, le dispositif selon l'addition offre des avantages supplémentaires impor- tants dans le cas d'un moteur suralimenté. En effet, le dispositif précédemment décrit permet d'accroître pas à pas le régime du moteur, avant le démarrage du véhicule ( notam- ment pour un démarrage en côte), ce qui permet de minimiser l'énergie mécanique dissipée préalblement au démarrage dans l'embrayage 2. Cet avantage est très sensible si l'on se réfère au problèmer bien connu du démarrage en côte pour des véhicules à moteur suralimenté. Dans le cas de la Présente Addition,il suffit de choisir, pour le moteur, un régime adéquat pour le démarrage en côte, et de le maintenir tant que le taux de débit injecté n'atteint pas 100 % du débit maximum injec- table en fonctionnement suralimenté au régime considéré. Ce procédé permet de minimiser l'usure de l'embrayage dans les démarrages en côte avec moteur sura- limenté. Enfin, le dispositif selon l'addition permet de minimiser les problèmes d'oscillation et de vibra- tion au démarrage, du fait de la possibilité prévue pour le calculateur d'embrayage 10, d'imposer au calculateur d'in- jection 7, une vitesse maxima pour la croissance du débit injecté par la pompe 9. On peut ainsi piloter la croissan- ce du couple moteur, et supprimer toute excitation des sys- tèmes oscillants du véhicule, pour résoudre les problèmes difficiles souvent dus au couplage de ces systèmes lorsque leurs fréquences propres coïncident. REVENDICATIONS 1 - Dispositif suivant la revendication 1 du brevet principal, pour automatiser l'embrayage mécanique classique (2) d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: - un calculateur électronique d'embrayage (10) du type digital utilisant un microprocesseur; -une pompe d'injecteur (9) munie d'un régulateur constitué O10 par un calculateur électronique de pilotage (7) de type digital, utilisant un micro-processeur, et reliée au calculateur d'embrayage (10); -des informations étant échangées sous forme émectrique entre les deux calculateurs d'embrayage (10) et d'injec- tion (7). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur d'embrayage (10) dia- logue directement, par des impulsions électriques, avec le régulateur électronique d'injection (7), sans que soit intercalé entre eux aucun vérin ou électro-valve. 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cal- culateur d'embrayage (10) est un calculateur électronique à micro-processeur. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le calculateur d'embrayage (lO) re- çoit: - par une ligne (11), l'information du débit de combusti- ble injecté par la pompe (9); -par une ligne (12), l'information concernant la position de la pédale d'accélérateur (5) et son action sur le po- tentiomètre (6); - par une ligne ( 13) reliée au levier de changement de vi- tesses (4), l'ordre d'ouverture de l'embrayage, en vue de procéder à un changement de vitesses; - par une ligne (14), l'indication de la vitesse de rota- tion du moteur (1); - par une ligne (15), l'indication de la vitesse de dépla- cement du véhicule; - par une ligne (16), l'indication de point mort de la bol- te à vitesses (3) - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une ligne (17) reliant les calculateurs (7) et (10), leur permet de dia- loguer, en ce qui concerne l'ordre éventuel d'inhiber 1' action de la pédale d'accélérateur (5). 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, du calcula- teur d'embrayage (10), partent: - une ligne (18), reliée au calculateur d'injection (7), pour lui imposer en consigne la vitesse du moteur (1); une ligne (19), reliée au calculateur d'injection (7), pour lui imposee une variation lente du débit de combus- - tible injecté; - une ligne (20), reliée à un actionneur mécanique (21), capable de débrayer sur commande l'embrayage (2).