Brevet FR2571434A1 — publié le 19860411

* Installation de régulation du ralenti de moteurs à combustion interne par une limitation de charge totale dépendant au moins de la vitesse de rotation." La présente invention concerne une ins- tallation pour commander et/ou régler le dosage de carbu- rant d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un moyen de limitation de charge totale dépendant au moins de la vitesse de rotation pour limiter le dosage de carburant alimentant le moteur à combustion interne. La demande de brevet allemande P 34 00 513 décrit une installation dans laquelle on limite la quantité de carburant alimentant le moteur à combustion interne en fonction au moins de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. Dans cette limitation de charge totale décrite à ce document, il s'agit d'un champ de courbes caractéristiques à au moins deux dimensions qui donne pour chaque état de fonctionnement du moteur à com- bustion interne la quantité maximale de carburant à fournir au moteur à combustion interne. Aussi longtemps que dans la limitation de charge totale ci-dessus, il s'agit d'un champ de courbes caractéristiques à deux ou à trois dimen- sions, il est possible de calculer la valeur correspondante du champ de caractéristiques à l'instant auquel se présente l'état de fonctionnement, ce calcul se faisant dans un temps acceptable dans l'appareil de commande électronique. Toute- fois pour déterminer exactement la quantité de carburant de charge totale pour chaque état de fonctionnement, il faut plusieurs champs de courbes caractéristiques à deux, trois ou même plus de dimensions, et qui sont branches en série et/ou en parallèle. Le temps de calcul de la quantité de carburant dépasse alors la durée autorisée entre deux injections. Cela entraîne au niveau de la régulation de ralenti que le temps mort du circuit de régulation augmente, et détériore considérablement la dynamique de la régulation de ralenti. La présente invention a pour but de créer une installation de commande et/ou de régulation du dosage de carburant d'un moteur à combustion interne et qui vis-à-vis de l'état de la technique permette à chaque ins- tant de l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne, et pour chaque état de fonctionnement du moteur, d'obtenir une valeur non équivoque de la quantité de carbu- rant maximale à fournir au moteur. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus, caractérisée par un moyen de limitation de charge totale de remplacement susceptible d'être déterminé électriquement pour compléter la limita- tion du dosage en carburant du moteur à combustion interne. Il est particulièrement avantageux que le moyen de limitation de charge totale de remplacement limite le dosage du carburant du moteur en fonction de la température du moteur et/ou de la température du carburant. Un autre développement avantageux de l'invention réside dans la fonction linéaire reliant le moyen de limitation de charge totale de remplacement et au moins l'un des deux derniers paramètres ci-dessus (température du moteur; température du carburant). D'autres caractéristiques de l'inven- tion sont données dans la description des exemples faite à l'aide des dessins. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre un mode de réali- sation de l'installation selon l'invention. - la figure 2 montre un mode de réali- sation pour limiter la charge totale. - la figure 3 montre un champ de carac- téristiques de l'installation selon l'invention. - la figure 4 montre une limitation de charge totale et une limitation de remplacement de charge totale. Description des exemples de réalisation: Les exemples de réalisation décrits ci-après concernent des moteurs à combustion interne diesel. Toutefois, ils ne se limitent pas en principe à de tels moteurs mais peuvent être appliquées de façon générale à tout moteur à combustion interne. La description des exem- ples de réalisation est faite à l'aide- de.-schémas-blocs et de champs de courbes caractéristiques. Pour la réalisa- tion des schémas-blocs et des champs de courbes caractéris- tiques, on a plusieurs possibilités; c'est ainsi que par exemple l'ensemble de l'installation peut être réalisé sous la forme d'un circuit électronique de type analogique com- plété le cas échéant par des installations mécaniques; il est également possible de réaliser l'ensemble de l'instal- lation à l'aide d'un calculateur numérique programmé de façon correspondante c'est-à-dire de réaliser l'installation sous la forme d'un circuit composé principalement d'éléments numériques. Enfin, l'invention ne se limite pas à la des- cription donnée ci-après de paramètres utilisés dans les exemples de réalisation mais il est également possible d'utiliser l'installation selon l'invention avec d'autres grandeurs techniques. La figure 1 montre un mode de réalisa- tion de l'installation selon l'invention. Dans cette figure 1, un circuit de régulation de ralenti LLR 10 donne un signal de sortie QK1; un champ de courbes caractéristiques de comportement de mouvement FVK 11 forme un signal de sortie QK2; un moyen de limitation de charge totale, de remplacement EVL 12 forme un signal de sortie QK3 et un moyen de limitation de charge totale VLB 13 forme un signal de sortie QK4. Le moyen de sélection du minimum 14 reçoit les deux signaux QK1 et QK3 et forme en fonction de ces signaux un signal de sortie QK5. Les deux signaux QK5 et QK-2 sont combinés à l'aide d'un moyen de sommation pour donner un signal QKN. Le signal QK4 est appliqué à un commutateur 16 qui est commuté en fonction du signal QKN et dont le signal de sortie porte la référence QK6. Les deux signaux QK3 et QK6 sont appliqués au moyen de sélection de maximum 17 dont le signal de sortie porte la référence QKM. Enfin, les deux signaux QKN et QKM sont appliqués au moyen de sélection de minimum 18 qui forme finalement un signal de sortie QK en fonction de ces deux signaux d'entrées. Lors de la réalisation de l'installation selon l'invention telle que représentéeà la figure 1, la régulation du ralenti 10 dépend au moins de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne; le champ de courbes caractéristiques de comportement en mouvement 11 dépend au moins de la position FP de la pédale d'accéléra- teur et de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne; le moyen de limitation de charge totale de rechan- ge 12 dépend au moins de la température du moteur TM ettou de la température TK du carburant; le moyen de limitation de charge totale 13 dépend au moins de la pression de l'air d'alimentation PLde la température de l'air d'alimentation TL et de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne. La figure 2 montre un mode de réalisa- tion du moyen de limitation de charge totale à savoir du moyen de limitation de charge totale VLB 13 de la figure 1. 2 5 7 1434 Dans cette figure 2, un champ de courbes caractéristiques de correction de la pression d'alimentation 20 génère en fonction de ses deux signaux d'entrée à savoir 1-a pression d'air d'alimentation PL et la température de l'air d'ali- mentation TL, un signal de sortie portant la référence ML et qui caractérise la masse de lPair d'alimentation. Cette masse d'air d'alimentation ML est appliquée à un champ de courbes caractéristiques de fumées 21 et à un champ de courbes caractéristiques de puissance 22. Un autre signal d'entrée de ces deux champs de courbes caractéristiques mentionnées en dernier lieu est respectivement la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne. En fonction de la masse de l'air d'alimentation ML et de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne, le champ de courbes caractéristiques de fumées 21 et le champ de courbes caractéristiques de puissance 22 donnent respectivement un signal de sortie; le signal de sortie du champ de courbes caractéristiques de fumées 21 est appliqué au moyen de sélection du minimum 27; le signal de sortie -du champ de courbes caractéristiques de puissance 22 est appli- qué à un moyen d'addition 26. L'autre signal d'entrée appli- qué au moyen d'addition 26 est le signal de sortie d'un moyen de réglage fin de quantité 24 dépendant de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. Le moyen d'addition 26 forme un signal de sortie à partir des deux signaux d'entrée; ce signal de sortie est appliqué au moyen de sélection du minimum 27. Un moyen de correction de température du carburant 29 reçoit d'une part le signal de sortie du moyen de sélection du minimum 27 et d'autre part la vitesse de rotation N du moteur à combustion inter- ne et la température TK du carburant. Le moyen de correc- tion de la température du carburant 29 forme à partir de ces signaux d'entrée, un signal de sortie portant la réfé- rence QK4 et qui correspond au signal de sortie du moyen de limitation de charge totale VLB 13 de la figure 1. 71434 Le fonctionnement des deux schémas- blocs des figures 1 et 2 sera décrit ci-après à l'aide des deux champs de courbes caractéristiques donnés aux figures 3 et 4. La figure 3 montre un champ de courbes caractéristiques de mouvement de l'installation selon l'invention; la figure 4 montre une limitation de charge totale et une limitation de charge totale de remplacement. Dans ces deux dernières figures, la référence NLL désigne la vitesse de rotation de ralenti du moteur à combustion interne; la référence QK3MAX désigne une valeur détermi- née du signal QK3 pour une température de moteur TM, dé- terminée comme par exemple TM = - 10 C; la référence QK3MIN désigne une valeur déterminée du signal QK3 pour une température déterminée TM du moteur comme par exemple la température de moteur TM = + 20 C; la référence QK1NL désigne une valeur déterminée du signal QK1 pour la charge nulle c'est-à-dire pour un moteur à combustion interne, chaud, ne fournissant aucune puissance et tournant au ralenti. Ainsi, il est évidemment possible de modifier les valeurs ci-dessus suivant l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne c'est-à-dire par exemple NLL = f (TM) etc. Les autres références utilisées aux figures 3 et 4 correspondent aux références identiques représentées aux figures 1 et 2. Dans la zone de la vitesse de rotation de ralenti NLL, le dosage du carburant pour le moteur à combustion interne dépend principalement du moyen de régu- lation de ralenti 10 de la figure 1. Comme cela découle de la figure 3, le moyen de régulation de ralenti 10 mesure la quantité de carburant QK1NL pour le moteur à combustion interne ne fournissant pas de puissance, à la vitesse de rotation de ralenti NLL, le moteur étant chaud. Par contre, lorsque le moteur à combustion interne ne fournit pas de puissance, il lui faut par exemple vaincre des frottements plus importants du fait de sa température de fonctionnement 257 1434 plus faible, de so rte que la quantité de carburant, dosée pour le moteur est augmentée par le moyen de régulation de ralenti 10 au-delà de la valeur QK1NL. La limite supé- rieure pour la quantité de carburant de ralenti à fournir au moteur à combustion interne était toujours définie par le moyen de limitation de charge totale dans l'état de la technique connu; à la figure 3, il s'agit de la grandeur QK4 pour la vitesse de rotation correspondante. Cela pré- sente toutefois l'inconvénient que par exemple pour-u..r------ moteur à combustion interne très froid, la quantité de car- burant de ralenti est limitée à une valeur qui n'est pas suffisante pour permettre le fonctionnement du moteur à combustion interne, de sorte que le moteur cale. Il est également possible que pour un moteur à combustion interne chaud, et en charge, après la fourniture brutale de puis- sance, il a été dosé une quantité de carburant de ralenti, trop importante, si bien que le moteur à combustion interne accélère brutalement. L'invention remédie à ces inconvénients de l'état de la technique du fait que la régulation du ralenti en particulier la composante intégrale du régulateur de ralenti selon la figure 3 n'est pas limitée par la valeur du signal QK4 mais par la valeur du signal QK3 = f (TM). Le signal QK3 est formé par le moyen de limitation de charge totale de remplacement 12 de la figure 1. De façon particu- lièrement avantageuse, le signal QK3 est une fonction linéai- re de la température du moteur TM. I1 est également possible de choisir comme paramètre du signal QK3 la température TK du carburant en remplacement ou en complément de la température TM du moteur. Comme cela découle de la figure 3, lorsque le moteur à combustion interne est froid, c'est-à- dire pour une valeur TM faible, le signal QK3 est à une grandeur importante, qui est au maximum égale à la valeur QK3MAX. A mesure que la température TM du moteur augmente, la valeur du signal QK3 diminue. Lorsque le moteur à com- bustion interne est chaud, QK3 atteint alors sa plus petite valeur à savoir QK3MIN. La limitation assurée par le moyen de régulation de ralenti 10 selon la figure i notamment de la partie intégrale de ce régulateur de ralenti offre l'avantage que lorsque le moteur à combustion interne est très froid, la quantité de carburant de ralenti peut passer à une valeur très élevée à savoir à QKMAX et ainsi permet- tre de maintenir la vitesse de rotation NLL malgré la résistance de friction très élevée du moteur à combustion interne, évitant que le moteur ne cale. Par contre, lors- que le moteur à combustion interne est chaud, la quantité de carburant de ralenti est limitée à une valeur faible à savoir QK3MIN, ce qui évite que pour un moteur à combustion interne, en charge, tournant au- ralenti, la quantité de carburant de ralenti ne devienne pas trop importante après la fourniture brusque de puissance, évitant ainsi une acce- lération du moteur à combustion interne. En résumé, le moyen de régulation de ralenti 10 de la figure 1 notamment la partie intégrale du moyen de régulation de ralenti 10 est toujours limitée à la valeur QK3 = f (TM) par le moyen de sélection minimum 14 c'est-à-dire le moyen de limitation de charge totale de remplacement selon la figure 3. Il en résulte qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer le calcul très long de la limi- tation de charge totale selon la figure 1 pour la régula- tion de ralenti mais un simple calcul de la limitation de charge totale de remplacement est suffisant. On évite ainsi l'augmentation du temps mort du régulateur de ralenti et ainsi la détérioration de la dynamique de régulation pour la régulation de ralenti. La quantité de carburant à fournir au moteur à combustion interne pendant son fonctionnement est fournie de façon dosée au moteur à combustion interne selon le schéma-bloc de la figure 1. Du fait de la vitesse de rotation plus élevée, le signal de sortie QK1 du moyen de régulation de ralenti 10 prend sa valeur limite infé- rieure c'est-à-dire normalement la valeur nulle. Le champ de courbes caractéristiques de comportement de mouvement 11 influence la quantité de carburant à fournir par le signal de sortie QK2 qui est une fonction de la position de la pédale d'accélération. A l'aide du moyen de sélection de minimum 18, on limite alors la quantité de carburant fournie au moteur à combustion interne. La limitation est obtenue à l'aide du moyen de limitation de charge totale 13 et du moyen de limitation de charge totale de remplace- ment 12, et le plus grand de ces deux signaux de sortie QK3 et QK6 forme toujours la valeur maximale du carburant QKM. La figure 3 montre les signaux QK2, QK3 et QK4 dépen- dant chaque fois de leurs paramètres. Pour que le moyen de sélection de maximum 17 puisse réellement toujours choisir la plus grande des deux valeurs QK3 et QK6, il faudrait à chaque instant d'un dosage de carburant, faire un calcul long de la limitation de charge totale 13 selon la figure 2. Toutefois cela n'est pas nécessaire dans certaines conditions déterminées. A chaque instant d'un dosage de carbu- rant, le mode de réalisation de l'installation selon l'in- vention tel que représenté à la figure 1 fournit un signal QK qui détermine finalement la quantité de carburant à fournir au moteur à combustion interne. Ce signal corres- pond généralement au signal QKN à condition que la quantité de carburant se trouve à sa limite c'est-à-dire QKN = QKM. Si l'on compare alors le signal QKN et le signal QK3, et si QKN est inférieur à QK3, il n'est pas nécessaire pour cet état de fonctionnement du moteur à combustion interne d'effectuer le calcul de charge totale 13 selon la figure 2. Cela est possible car dans l'état de fonctionnement mentionné, dans les zones de vitesse de rotation pour les- quelles QK6 est inférieur à QK3, du fait du moyen de sélection de maximum 17, le moyen de limitation de charge totale de remplacement 12 et ainsi QK3 interviennent et dans les zones de vitesse de rotation dans lesquelles QK6 est supérieur a QK3, le moyen de limitation de charge totale 13 et ainsi QK6 n'interviennent pas, car QKN est chaque fois inférieur au signal de sortie QK3 du moyen de limitation de charge totale de remplacement 13. Ce n'est qu'au moment o l'on a QKN k QK3 qu'il faut calculer la valeur QK4 pour le moyen de limitation de charge totale 13 puisqu'à partir de cet instant, au moins dans des plages de vitesse de rotation déterminées, le moyen de limitation de charge totale de remplacement 12 et ainsi le signal QK3 ne sont plus suffisants. La dépendance entre le calcul de la valeur QK4 et le signal QKN est représentée à la figure 1 à l'aide du commutateur 16. Dès que le signal QKN est égal ou même supérieur au signal QK3, il faut former le signal QK4 et comme cela est également représenté à la figure 1, on forme le signal QKM à l'aide du moyen de sélection de maximum 17. En résumé, à l'aide du moyen de limita- tion de charge totale de remplacement 12, selon l'inven- tion, il est possible au cours d'états de fonctionnement déterminés du moteur à combustion interne, c'est-à-dire aussi longtemps que le signal QKN est inférieur au signal QK3 de la figure 1, de ne pas effectuer le calcul très long du moyen de limitation de charge totale 13 comme cela est représenté à la figure 2. Comme ce moyen de limitation de charge totale de remplacement 12 se caleule beaucoup plus rapidement, on évite les temps morts du circuit de régulation meme lorsque le moteur a combustion interne fonctionne normalement et la dynamique de régulation n'est pas détériorée. Par contre dans les états de fonctionnement dans lesquels il est nécessaire de mettre en oeuvre le moyen de limitation de charge totale 13 qui est long, on détériore certes d'une part la dynamique de régulation de l'ensemble du moteur à combustion interne à cause des temps morts plus importants du circuit de régulation mais comme ces états de fonctionnement ne se présentent que pour des états de charge très élevés du moteur à com- bustion interne et sont compensés de nouveau en grande partie par cette charge et par la réaction de régulation qui en résulte pour le moteur à combustion interne. Pour les états de fonctionnement ci-dessus du moteur à combus- tion interne globalement le calcul très long du moyen de limitation de charge totale 13 n'a qu'un effet gênant très réduit sur le comportement de la régulation de l'ensemble du moteur à combustion interne. Enfin à l'aide de-la figure -4, on a représenté le comportement de sortie du moyen de'limita- tion de charge totale 13 et du moyen de limitation de charge totale de remplacement 12;. Les signaux QK3 et QK4 sont représentés à la figure 4 en fonction de la masse d'air d'alimentation ML. Pour le signal QK3, on a en outre indiqué le paramètre TM et pour le signal QK4 le paramètre N. En principe, du fait du moyen de sélection de maximum 17 de la figure 1, on utilise toujours la plus grande des deux valeurs QK3 et QK6 pour limiter le signal QKN. Si toutefois le signal QKN à limiter est inférieur au signal QK3, le calcul du signal QK4 est inutile puisque le signal QK3 suffit pour la limite. Ce n'est que si le signal QKN qu'il faut limiter est égal ou même supérieur au signal QK3 qu'il faut calculer le'signal QK4 et choisir le signal limite QKN à l'aide du moyen de sélection de maximum 17 à partir de deux signaux QK3 et QK6. En utilisant des équations:mathématiques, on établit la relation entre la figure 1 et les explications données ci-dessus de la manière suivante QK = MIN (QKN, QKM) QKN = QK5 + QK2 QK5 = MIN (QK1, QK3) QKM = QK3 pour QKN QK1 = f (N,... QK2 = f (FP, N,... QK3 = f (TM, TK,...) QK4 = f (PL, TL, N,... R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Installation pour commander et/ou régler le dosage de carburant d'un moteur à combustion in- terne à l'aide d'un moyen de limitation de charge totale dépendant au moins de la vitesse de rotation pour limiter le dosage de carburant alimentant le moteur à combustion interne, installation caractérisée par un moyen de limita- tion de charge totale de remplacement susceptible d'être déterminé électriquement pour compléter la limitation du dosage en carburant du moteur à combustion interne. 2 ) Installation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) dépend de la tempéra- ture (TM) du moteur. 3 ) Installation selon l'une quelcon- que des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) dépend de la température (TK) du carburant. - 4 ) Installation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) est une fonction linéaire de ses variables. ) Installation selon l'une queleon- que des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que pour un état de fonctionnement dans lequel la quantité de car- burant fournie au moteur à combustion interne est inférieu- re à celle définie par le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12), seul le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) est mis en oeuvre pour limiter le dosage de carburant alimentant le moteur à combustion interne. 6 ) Installation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que pour un état de fonctionnement pour lequel la quantité de car- burant dosée alimentant le moteur à. combustion interne est égale ou supérieure à celle fournie par le moyen de limi- tation de charge totale de remplacement (12), la limita- tion du dosage du carburant du moteur à combustion interne est faite en fonction du moyen de limitation de charge totale (13) et du moyen de limitation de charge totale de remplacement (12). 7 ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de limitation de charge totale (13) et le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) se remplacent respectivement. 8 ) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le remplacement est fait à l'aide d'un moyen de sélection de maximum (17). 9 ) Installation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le dosage du carburant est limité à l'aide du moyen de régula- tion de ralenti (10) du moteur à combustion interne en liaison avec le moyen de limitation de charge-totale de remplacement (12). 10 ) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la partie intégrale du moyen de régulation de ralenti (10) du moteur à combustion interne est limitée à l'aide du moyen de limitation de charge totale de remplacement (12). 11 ) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lorsque la temperature (TM) du moteur augmente et/ou la température (TK) du carburant augmente, la valeur fournie par le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) diminue. 12 ) Installation selon la revendication 11, caractérisée:en ce que la valeur fournie par le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) présente une valeur limite maximale et une valeur limite minimale. 13 .) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la valeur limite maximale et la valeur limite minimale fournies par le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) sont choisies en fonction du moteur à combustion interne. ) Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que la valeur maximale et la valeur minimale fournies par le moyen de limitation de charge totale de remplacement (12) sont choisies en fonction des grandeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur à combustion interne. 15 ) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la valeur fournie par le moyen de limitation de charge totale dépen- dant de la vitesse de rotation n'est calculée que s'il est nécessaire de limiter le dosage du carburant alimentant le moteur à combustion interne.