Brevet FR2595534A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un équipement de régulation électrohydraulique pour un véhicule motorisé à usage agricole, sur lequel est monté un relevage hydraulique pour un appareil porté, et avec des dispositifs de mesure de grandeurs qui sont influencées par l'état et la position de l'appareil porté et/ou le régime du véhicule motorisé et traitées par un appareil de commande électronique, dont le signal de sortie agit par l'intermédiaire d'un organe de commande hydraulique sur le relevage afin de réduire un écart de réglage, et avec un moteur diesel monté sur le véhicule.Un tel équipement est déjà connu par la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le nO 25 08 620; outre les grandeurs réglées principales de position et d'effort de traction,wil traite les grandeurs de glissement et de couple du moteur sous forme combinée, afin d'obtenir un fonctionnement souple' et rapide de l'équipement de régulation dans les multiples utilisations du tracteur. Cet équipement présente l'inconvénient d'exiger un dispositif de mesure relativement coûteux pour la détermination de l'effort de traction, grandeur réglée principale. Un capteur supplémentaire de vitesse de rotation est en outre nécessaire pour déterminer la surcharge du moteur. Un inconvénient réside aussi dans le traitement des grandeurs réglées principales avec détermination séparée des écarts de réglage, puis introduction alternative de ces derniers, à l'aide d'un inverseur, dans une unité non-linéaire à zone morte, dont seul le signal de sortie est combiné avec le signal fonction du glissement ou de la surchàrge. Dans l'équipement de régulation connu, le glissement agit en outre sur la régulation par l'intermédiaire d'un organe non-linéaire et est ainsi soumis à une limitation, de sorte que l'influence du glissement n'agit que sur une plage donnée, Une régulation mixte à l'aide des deux grandeurs réglées principales est impossible, car l'inverseur permet uniquement de passer de l'une à l'autre. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le nO 30 17 570 décrit par ailleurs un équipement électrohydraulique pour la régulation d'un relevage, dans lequel la grandeur réglée utilisée est la charge du moteur diesel, dont le couple instantané est prélevé sur la tige de réglage de la pompe d'injection correspondante. Des réactions supplémentaires des grandeurs position et pression hydraulique sont prévues pour stabiliser la régulation du couple. Cet équipement de régulation présente certes l'avantage de n'exiger aucun dispositif coûteux de mesure de l'effort de traction. On a toutefois constaté que des dérangements de telles régulations du couple pour relevages de tracteur apparaissent en particulier pendant des accélérations et pendant le changement de vitesse.Des variations de hauteur du relevage, inadmissibles dans de nombreux cas, apparaissent en outre quand le tracteur se déplace en montée ou en descente. Cet équipement ne peut en outre pas traiter le glissement comme grandeur réglée. Cet équipement de régulation est par suite relativement volumineux et coûteux. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n" 29 49 237 décrit par ailleurs un équipement de régulation électrohydraulique pour un tracteur, dans lequel le rapport de la boite de vitesses du tracteur est influençable en fonction du glissement. Ce rapport peut en outre être influencé en fonction de la vitesse de rotation du moteur diesel afin d'interdire une surcharge du moteur. Bien que ne comportant pas de dispositif de mesure de l'effort de traction, cet équipement de régulation présente l'inconvénient de traiter surtout le glissement comme grandeur réglée. Des variations gênantes de hauteur du relevage peuvent dans ce cas aussi apparaître lors d'accélérations ou pendant des déplacements en montée ou en descente. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la grandeur réglée est le couple du moteur dérivé des signaux d'un capteur de course de l'aiguille d'un injecteur du moteur. L'équipement de regu- lation électrohydraulique selon l'invention pour un véhicule motorisé à usage agricole présente l'avantage de ne pas comporter de dispositif de mesure d'effort et de permettre la production d'un équipement de régulation relativement facile et économique, traitant le couple du moteur conne grandeur réglée principale. Le capteur dP course de l'aiguille de l'injecteur délivre économiquement trois grandeurs importantes du moteur : le volume injecté, le couple qui en dépend et la vitesse de rotation du moteur. Une intervention dans le moteur même est inutile.La nature et la diversité des informations délivrées par le capteur de course d'aiguille permettent la réalisation d'équipements de régulation particulièrement avantageux par combinaison avec d'autres grandeurs réglées. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le couple du moteur est utilisé en combinaison avec un signal du véhicule motorisé fonction du glissement pour la régulation du relevage. Une telle réalisation est particulièrement appropriée, car l'information de vitesse de rotation du moteur, délivrée par le capteur de course d'aiguille, permet facilement une combinaison avec une régulation du glissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le couple du moteur est utilisé en combinaison avec la position du relevage pour la régulation de la profondeur de travail de l'appareil. La régulation du couple est ainsi combinée avec une régulation de position, ce qui permet de produire un équipement de régulation relativement simple et à fonctionnement stable. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil de commande électronique comprend un microprocesseur interagissant au moins avec une entrée de valeur de consigne et le capteur de course d'aiguille. Selon une autre caractéristique de l'invention, le microprocesseur reçoit des signaux fonction de l'accélération du véhicule motorisé, délivrés par un capteur fonction de la vitesse et réalisés en particulier en capteur de vitesse de rotation sur l'essieu arrière moteur ou en capteur radar sur le véhicule,afin de délivrer une valeur de correction éliminant les écarts de profondeur de travail pendant les accélérations. Selon une autre caractéristique de l'invention, le microprocesseur dans l'appareil de commande électronique détermine le rapport de la boîte de vitesses à partir des signaux du capteur de course d'aiguille de l'injecteur et des signaux d'un capteur de vitesse de rotation sur l'essieu arrière moteur, puis calcule une valeur de correction qui élimine les écarts de profondeur de travail de l'appareil lors des changements de vitesse dans la boîte. Selon une autre caractéristique de l'in ention, le microprocesseur dans l'appareil de commande électronique détermine la valeur moyenne de la position de l'appareil porté en montée, puis délivre ainsi une valeur de correction assurant une profondeur de travail constante pendant une descente du véhicule motorisé. Ces réalisations permettent un développement avantageux de la régulation du couple par des moyens simples et économiques, de façon à obtenir une profondeur de travail àussi constante que possible sur le relevage lors de changements du rapport de la boîte et pendant des montées ou descentes du véhicule. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les dispositifs de mesure sur le relevage déterminent les grandeurs effort de traction et position, qui sont traitées comme grandeurs réglées par l'appareil de commande électronique; et une régulation de charge limite à l'aide du couple déterminé par le capteur de course d'aiguille est superposée à cette régulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente de façon simplifiée un tracteur avec l'équipe- ment de régulation selon l'invention pour un relevage hydraulique; la figure 2 est une coupe longitudinale d'un injecteur avec capteur de course d'aiguille selon figure 1; et la figure 3 est un schéma fonctionnel simplifié de l'équipement de régulation selon figure 1. La figure 1 représente un tracteur 10 avec un équipement de régulation électrohydraulique 11 pour la commande d'un relevage hydraulique 12, articulé sur le tracteur 10. Le relevage 12 comporte une tringlerie à trois points 13 classique, sur laquelle une charrue 14 est articulée et qui est relevée et abaissée par un vérin 15. Ce dernier, inséré dans un circuit hydraulique 16, est commandé par un distributeur électrohydraulique 17. La position du relevage 12 et par suite la profondeur de travail de la charrue 14 sont déterminées par un capteur de position 18 qui, par une première ligne de signal 19, transmet ses signaux à un appareil de commande électronique 21 dont la première sortie de commande 22 attaque le distributeur de régulation 17. Un moteur diesel 23 monté sur le tracteur 10 entraîne, par une boîte de vitesses 24 à rapport variable, un essieu arrière 25 et par suite la roue arrière 26 correspondante. Un capteur de vitesse de rotation 27 est affecté à la roue arrière 26 et délivre ses signaux, par une seconde ligne 28, à l'appareil de commande électronique 21, lesdits signaux représentant une mesure de la vitesse théorique de marche du tracteur 10. La vitesse absolue de marche du tracteur 10 est déterminée par un capteur radar 29, qu'une troisième ligne de signal 31 relie à l'appareil de commande électronique 21. Une quatrième ligne de signal 32 relie l'appareil de commande électronique 21 à un capteur de course d'aiguille 33 dans un injecteur 34. Par l'intermédiaire d'une canalisation sous pression 35, un premier raccord de cylindre 36 d'une pompe d'injection 37 alimente l'injecteur 34 en gazole, qu'une pompe préliminaire 38 fait circuler entre un réservoir 39 et la pompe d'injection 37, à travers un filtre 41. Une canalisation de trop-plein 42 relie la pompe d'injection 37 au réservoir 39 et une canalisation de fuite 43 relie l'injecteur 34 au réservoir 39. La figure 2 représente l'injecteur 34 connu avec un capteur de course d'aiguille 33 intégré. La constitution et la fonction de l'injecteur 34 avec capteur ne sont décrites que dans la mesure nécessaire à la compréhension de l'invention. Un corps d'injecteur 45, dans lequel une aiguille 46 coulisse avec guidage, est logé dans un porte-injecteur 44. Dans ce dernier est vissé un bouchon 47 qui prend appui sur le corps d'injecteur 45 par l'intermédiaire d'une plaque 48. Le bouchon 47, qui comporte un orifice d'arrivée 49, contient dans sa cavité interne un ressort de pression 51, qui charge l'aiguille 46 en direction d'une position d'obturation du trou d'injection 52 correspondant. Un aimant permanent 53, accouplé à l'aiguille 46 de l'injecteur, est disposé au voisinage du ressort de pression 51, en regard d'un générateur de Hall 54 solidaire du corps.Le générateur de Hall 54 et l'aimant permanent 53 forment ensemble le capteur de course d'aiguille 33, dont les bornes 55 sont sorties à l'extérieur. Le capteur de course d'aiguille 33 surveille l'ouverture de l'aiguille 46 et délivre par ses signaux des infor mations sur le volume injecté, qui est une mesure du couple du moteur diesel 23; la vitesse de rotation est également fournie. Comme le montre en outre la figure 1, l'appareil de commande électronique 21 comporte une seconde sortie de commande 56, qu'une ligne de commande 57 relie à la boîte de vitesses 24 pour commander le rapport de cette dernière. L'appareil de commande 21 comporte en outre des entrées de consigne 58, auxquelles sont par exemple appliquées les valeurs de consigne du couple moteur, du glissement, de position et de vitesse de rotation du moteur. Une borne 59 est en outre prévue pour l'alimentation électrique de l'appareil de commande 21. L'appareil de coeinande électronique 21 est simultanément réalisé en microprocesseur, afin de traiter les valeurs de consigne et instantanées introduites selon des programmes déterminées, puis de délivrer des signaux de commande et de correction correspondants pour l'attaque des organes de réglage 17, 24. La figure 3 représente un schéma fonctionnel très simplifié de l'équipement de régulation du tracteur 10 selon figure 1. L'appareil de commande électronique 21, réalisé en microprocesseur, agit sur le distributeur de réglage 17, qui commande le relevage 12 par l'intermédiaire du vérin 15. Le relevage 12 fait varier simultanément la profondeur de travail de la charrue portée 14. Pendant le labourage, le relevage 12 transmet des efforts au tracteur 10. Ce dernier transmet d'une part la vitesse de marche théorique, par la deuxième ligne de signai 28, et d'autre part la vitesse de marche absolue, par la troisième ligne de signal 31, au microprocesseur 21. Par la quatrième ligne de signal 32, l'appareil de commande électronique 21 reçoit en outre des informations permettant de déduire le volume injecté, le couple et la vitesse de rotation du moteur diesel 23. Le relevage transmet par la première ligne de signal 19 le signal de position à l'appareil de commande 21, qui reçoit en outre les valeurs de consigne en 58. Les informations intiressant le conducteur du tracteur 10 et déterminables par le ricroprocesseur 21, peuvent être visualisée sur un afficheur 61. Le 'onctionneme-v de ltéquipemLnt de régulation é1ectrohydrau- lique 11 dans le tracteur 10 est le suivant. L'équipement de régulation il fonctionne par hypothèse en régulation de couple, dans laquelle le couple du moteur diesel 23 est utilisé comme grandeur réglée principale. Une valeur donnée du couple est pour ce faire présélectée sur les entrées de consigne 58, tandis que la valeur instantanée du couple du moteur diesel 23 est détermi- née dans le microprocesseur 21, à partir des signaux du capteur de course d'aiguille 33. Lorsque des écarts apparaissent entre les valeurs de consigne et instantanée, l'appareil de commande électronique 21 agit sur le relevage 12, par l'intermédiaire du distributeur de réglage 17 et du vérin 15, de façon que la charge exercée par la charrue 14 sur le tracteur 10, par diminution ou augmentation de sa profondeur de travail, annule l'écart de réglage considéré. Comme le montre plus en détail la figure 2, le capteur de course d'aiguille 33 décèle les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'aiguille 46 et délivre ainsi au microprocesseur 21 des signaux d'où résultent le volume injecté par course du piston et la vitesse de rotation du moteur diesel 23. Le volume injecté est toutefois simultanément une mesure du couple, de sorte que la valeur instantanée du couple du moteur diesel 23 est également disponible dans le microprocesseur 21. Avec cette régulation du couple, le tracteur 10 n'exige aucun dispositif coûteux de mesure de l'effort dans la tringlerie à trois points 13, tandis que trois grandeurs importantes du moteur diesel 23 - à savoir le débit d'injection, son couple et sa vitesse de rotation - sont disponibles dans le microprocesseur 21 à partir des signaux du capteur de course d'aiguille 33. L'équipement de régulation 11 considéré évite en outre les écarts de profondeur de travail de la charrue 14, habituels avec des régulations du couple du moteur, lors de phénomènes d'accélération ou de décélération, du type pouvant apparaître quand le conducteur enfonce la pédale d'accélérateur non représentée. Pour ce faire, le microprocesseur 21 différentie les signaux fonction de la vitesse, délivrés par l'essieu moteur 25 et/ou le capteur radar 29, et calcule ainsi l'accélération du tracteur 10. A partir de l'accélération ou de la décélération instantanée, le microprocesseur 21 détermine une valeur de correction qui est superposée au signal de sortie sur la première sortie de commande 22 et interdit ainsi des écarts gênants de la profondeur de travail de la charrue 14 pendant des accélérations. Des écarts gênants de la profondeur de travail de la charrue 14 sont en outre évités aussi par une variation du rapport de la boîte 24, avec des passages non-continus d'une vitesse à une autre. A partir de la vitesse de rotation du moteur diesel 23, signalée par le capteur de course d'aiguille 33, et de la vitesse de rotation de l'essieu arrière 25, signalée par le capteur de vitesse de rotation 27, le microprocesseur 21 calcule pour ce faire le rapport instantané dans la boîte de vitesses 24, puis détermine une valeur de correction qui est superposée au signal de sortie sur la première sortie de commande 22. Cette valeur de correction assure que des variations gênantes de profondeur de la charrue 14 sont interdites lors d'un changement de vitesse dans la boîte 24. L'équipement de régulation 11 évite en outre aussi des variations gênantes de la profondeur de travail quand le tracteur 10 se déplace en montée ou en descente. Pour éviter cette influence gênante, le conducteur peut présélecter une profondeur donnée de la charrue 14 sur un terrain accidenté, en montée par exemple. Le microprocesseur 21 calcule alors la valeur moyenne de la position ou de la profondeur, puis calcule pour la marche en descente une valeur de correction qui assure le maintien de la même valeur moyenne de profondeur même en descente. Il est particulièrement avantageux que l'équipement de régulation Il traite aussi le glissement du tracteur 10 comme grandeur réglée, avec la grandeur réglée "couple du moteur diesel 23". La solution la plus simple pour ce faire est la suivante : à partir la vitesse de marche absolue du tracteur 10, signalée par le capteur radar 29, et de la valeur de marche théorique, signalée par le capteur de vitesse de rotation 27, le microprocesseur 21 calcule la valeur instantanée du glissement puis la compare à la valeur de consigne prédéterminée sur l'entrée de consigne 58.Pour la rgu- lation en fonction du glissement, le traitement du signal de glis sement peut être remplacé par celui de la vitesse différentielle qui se détermine à partir des signaux délivrés par le capteur de vitesse de rotation 27 et le capteur radar 29. En fonction des conditions de service considérées du tracteur 10, il peut aussi être avantageux de faire fonctionner l'équipement de régulation 11 avec les grandeurs réglées principales couple et position. Il convient alors de prévoir sur les entrées de consigne 58 une entrée pour la valeur de consigne de position. L'équipement de régulation 11 permet de plus avantageusement de faire agir simultanément une combinaison de trois grandeurs régéles couple, position et glissement. Il est ainsi possible de réaliser un équipement de régulation simple et à fonctionnement stable, qui évite au tracteur de s'embourber même dans des terrains humides. Par sa propriété de détection du couple du moteur diesel 23, le capteur de course d'aiguille 33 permet de représenter avantageusement une régulation de charge limite de l'équipement de régulation 11, comme l'indique la figure 3. Une telle régulation de charge limite est judicieuse essentiellement quand seuls l'effort de traction et la position sont traités comme grandeurs réglées. Pour ce faire, l'effort instantané est décelé dans la barre inférieure sur la figure 3, entre le relevage 12 et l'appareil 14 et à l'aide d'un dispositif 62 de mesure de l'effort de traction, puis signalé au microprocesseur 21 par la réaction d'effort 63 représentée en tireté. La deuxième ligne de signal 28 représentée sur la figure 3 et la troisième ligne de signal 31 avec ses capteurs 27 ou 29 peuvent être supprimées. Avec une telle régulation de charge limite, la définition d'un couple maximal du moteur évite un calage de ce dernier, le relevage 12 étant relevé avec la charrue portée 14, et la charge du moteur réduite par suite, quand est atteint le couple déterminé ou une puissance donnée du moiteur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être-décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'un inclinomètre peut aussi être utilisé sur le tracteur pour la détermination d'une valeur de correction en montée ou en descente. Revendications 1. Equipement de régulation électrohydraulique pour un véhicule motorisé à usage agricole, sur lequel est monté un relevage hydraulique pour un appareil porté, et avec des dispositifs de mesure de grandeurs qui sont influencées par l'état et la position de l'appareil porté et/où le régime du véhicule motorisé et traitées par un appareil de commande électronique, dont le signal de sortie agit par l'intermédiaire d'un organe de commande hydraulique sur le relevage afin de réduire un écart de réglage, et avec un moteur diesel monté sur le véhicule, ledit équipement étant caractérisé en ce que la grandeur réglée est le couple du moteur (23) dérivé des signaux d'un capteur (33) de course de l'aiguille d'un injecteur (34) du moteur (23). 2. Equipement de régulation électrohydraulique selon revendication 1, caractérisé en ce que le couple du moteur (23) est utilisé en combinaison avec un signal (27, 29) du véhicule motorisé (10) fonction du glissement pour la régulation du relevage (12). 3. Equipement de régulation électrohydraulique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple du moteur (23) est utilisé en combinaison avec la position (18) du relevage (12) pour la régulation de la profondeur de travail de l'appareil (14). 4. Equipement de régulation électrohydraulique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appareil de commande électronique comporte un microprocesseur (21) qui interagit avec au moins une entrée de consigne (58) et le capteur de course d'aiguille (33). 5. Equipement de régulation électrohydraulique selon revendication 4, caractérisé en ce qu'un capteur (27, 29) fonction de la vitesse, réalisé notamment en capteur de vitesse de rotation sur l'essieu arrière moteur (25) ou en capteur radar (29) sur le véhicule (10), délivre au microprocesseur (21) des signaux fonction de l'accélération du véhicule motorisé (10) pour former une valeur de correcton éliminant les écarts de profondeur de travail lors d'accélérations. 6. Equipement de régulation électrohydraulique selon une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le microprocesseur (21) de l'appareil de commande électronique détermine, à partir des signaux du capteur (33) de course d'aiguille de l'injecteur et des signaux d'un capteur de vitesse de rotation (27) monté sur l'essieu arrière moteur (25), le.rapport de la boîte de vitesses (24) puis calcule une valeur de correction qui élimine les écarts de profondeur de travail de l'appareil (14) résultant de changements de vitesse dans la boîte (24). 7. Equipement de régulation électfohydraulique selon une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le microprocesseur (21) de l'appareil de commande électronique détermine une valeur moyenne de la position de l'appareil porté (14) en montée et délivre ainsi une valeur de correction servant à obtenir une profondeur de travail constante pendait une descente du véhicule motorisé (10). 8. Equipement de régulation électrohydraulique selon revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs de mesure sur le relevage détermine les grandeurs effort de traction et position, que l'appareil de commande électronique traite comme grandeurs réglées; et une régulation de charge limite à l'aide du couple déterminé par le capteur de course d'aiguille (33) est superposée à cette régulation.