Brevet FR2646687A1 — publié le 19901109

Système de dosage de carburant à installation de ré- gulation redondante ". L'invention concerne un système de dosage de carburant pour un moteur à combustion interne et plus particulièrement un Système de dosage de carburant comportant: - un organe de régulation (15) pour régler une instal- lation de régulation de carburant (16) qui dose le carburant alimentant un moteur à combustion interne, - un régulateur principal (12) et un régulateur auxi- liaire (17) pour émettre un signal de régulation pour l'organe de régulation, - un premier moyen (10) pour émettre un signal de grandeur de consigne de dosage de carburant, - un second moyen (11) pour émettre un signal d'inver- sion, - un moyen pour inverser (14) et qui en présence d'un signal d'inversion transmet comme signal de régula- tion à l'organe de régulation non pas le signal de sortie du régulateur principal mais le signal de sortie du régulateur auxiliaire. Le système commande un organe de réglage qui actionne une installation de réglage de carburant do- sant le carburant. L'installation de réglage peut être par exemple la tringle de réglage d'une pompe de car- burant d'un moteur Diesel ou une installation d'in- jection d'une réalisation quelconque. Selon le document DE-35 31 198 Ai, on con- nait un système de dosage de carburant redondant com- prenant un régulateur principal de type analogique et un régulateur de réserve également analogique. Un com- parateur examine en permanence si la déviation de ré- gulation reste à l'intérieur de limites prédétermi- nées. Si le comparateur constate qu'il n'en n'est pas ainsi, il émet un signal d'inversion qui actionne à partir de là une installation d'inversion pour que l'organe de régulation servant à régler la tringlerie de réglage de la pompe de carburant reçoive non plus le signal de sortie du régulateur principal mais celui du régulateur complémentaire. La valeur de consigne pour les deux régulateurs est fournie par un microcal- culateur. Selon le document DE 35 39 407 A1, on con- naît un système dosage de carburant à deux micropro- cesseurs qui peuvent en même temps fonctionner comme régulateurs de type numérique. En fonctionnement nor- mal, les deux processeurs se partagent les travaux de calcul. L'un des microprocesseurs calcule la valeur de consigne de régulation de carburant et l'autre calcule la déviation de régulation et la valeur de consigne. En cas d'incident, chacun des deux processeurs est en mesure de fonctionner comme calculateur de secours. Il calcule alors entre autres avec un programme simpli- fié, à la fois la valeur de consigne et la valeur de réglage pour la régulation de carburant. Depuis quelques années, on installe en série un système de dosage de carburant comportant un régu- lateur de type analogique et deux microprocesseurs dont l'un peut assurer la fonction du régulateur numé- rique si le régulateur analogique est défaillant. Le second microprocesseur fournit un signal d'inversion dès que le premier microcalculateur ou le régulateur analogique est défaillant. Le signal d'inversion com- mute une installation d'inversion pour que le signal de sortie du régulateur analogique ne soit plus fourni à l'organe de régulation de l'installation de régula- tion de carburant. Dans le cas de systèmes de dosage de carbu- rant comportant une installation d'inversion et un ré- gulateur auxiliaire ayant la fonction ci-dessus, il subsiste la difficulté que l'installation d'inversion ou le régulateur auxiliaire peuvent tomber en panne. Cela constitue un défaut sur le plan de la sécurité, auquel il faut remédier. Le système de dosage de carburant selon l'invention comporte un régulateur principal, deux mi- crocalculateurs, un régulateur auxiliaire, un conver- tisseur numérique/analogique, une installation d'in- version et un organe de régulation pour régler une installation de réglage de carburant. Comme dans un système connu, le second mi- crocalculateur fournit le signal d'inversion pour in- verser l'installation d'inversion dès que le premier microcalculateur ou le régulateur principal sont dé- faillants. En plus, le second microcalculateur fournit le signal d'inversion également lorsque se présente au moins une autre condition que celles mentionnées ci- dessus, en particulier au cours de la phase de démar- rage d'un moteur à combustion interne, entre l'instant du branchement de l'allumage et le moment o l'on at- teint une vitesse de rotation prédéterminée. Pour augmenter la sécurité vis-à-vis des pannes, même pour l'installation d'inversion, l'inven- tion ne prévoit pas de doubler l'installation d'inver- sion comme ont été doublés le calculateur et le régu- lateur, mais de toujours contrôler le fonctionnement de l'installation d'inversion et celui du régulateur auxiliaire. L'invention repose sur le fait qu'un sys- tème de dosage de carburant est certes en panne lors- que le calculateur ou le régulateur sont en panne et qu'il n'y a pas de calculateur auxiliaire ou régula- teur auxiliaire, mais que le système peut néanmoins continuer de fonctionner si l'installation d'inversion est hors service. Elle reste alors bloquée dans sa dernière position, mais dans cette position, elle transmet toujours les signaux par lesquels on règle la quantité de carburant. En cas de défaillance du régu- lateur auxiliaire, le fonctionnement normal avec le régulateur principal reste néanmoins possible, mais en cas de besoin, il n'y a plus de fonctionnement de se- cours. De manière générale, suivant une autre ca- ractéristique le régulateur principal est de type ana- logique et le régulateur auxiliaire de type numérique. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le régulateur auxiliaire est intégré au se- cond moyen (11). Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inversion au démarrage du moteur à combus- tion interne. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le signal d'inversion est émis jusqu'à ce que soit atteinte une vitesse de rotation prédéterminée. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inversion pour une courte période de temps lorsque le moteur fonctionne en poussée. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, il fournit une faible quantité de carburant si les parties de circuit, commandées, mentionnées ci- dessus fonctionnent correctement. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inversion pendant des intervalles de temps prédéterminés, chaque fois pour une courte période. Le système de dosage de carburant selon l'invention présente ainsi une sécurité de fonctionne- ment particulièrement importante sans être plus coû- teux qu'un système actuel. La phase d'essai de l'installation d'inversion et du régulateur auxiliaire dérange à peine le déroulement de la régulation de carburant ou ne la dérange pas du tout. Dans tous les cas, la qualité de la régulation de carburant est dé- tériorée pour des périodes courtes si l'opération d'essai est exécutée à des intervalles prédéterminés chaque fois pour une courte période. Par contre, il n'y a aucune détérioration si l'opération d'essai est exécutée au démarrage ou en phase de poussée. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins an- nexés, dans lesquels: - les figures la et lb montrent chacune un schémabloc d'un système de dosage de carburant émettant un signal d'inversion pour actionner une installation d'inver- sion lorsque se présentent des conditions de fonction- nement différentes. - la figure 2 montre un ordinogramme du déroulement d'un essai tel que celui effectué dans le microcalcu- lateur du système de la figure 1. Description des exemples de réalisation: Le système de dosage de carburant selon la figurela comprend un premier microcalculateur 10, un second microcalculateur 11, un régulateur principal 12, un régulateur auxiliaire 17,- une installation d'inversion 14, un organe de régulation 15 et une installation de dosage de carburant 16. On peut égale- ment envisager de n'avoir qu'un seul'microcalculateur. Dans ce cas, une zone du microcalculateur joue le rôle d'un premier microcalculateur et l'autre zone joue le rôle du second microcalculateur. Lorsque le système fonctionne correctement, le premier microcalculateur calcule la valeur de consigne de régulation de car- burant et transmet cette valeur au régulateur princi- pal 12. Pour calculer la valeur de consigne, le pre- mier microcalculateur 10 (et aussi le second microcal- culateur 11) reçoivent en permanence les grandeurs de mesure réelles du moteur à combustion interne à régu- ler. Le régulateur principal 12 reçoit en outre la va- leur réelle correspondante de l'installation de dosage de carburant 16. Partant de ces deux grandeurs, le ré- gulateur principal 12 calcule une grandeur de réglage qui est transmise à l'organe de régulation 15 par l'installation d'inversion 14. Cet organe de régula- tion est par exemple le moyen d'entraînement de la tringlerie de réglage d'une pompe d'injection de mo- teur Diesel ou encore le moyen d'entraînement d'un in- jecteur. La valeur réelle de l'installation de dosage de carburant 16 est également fournie au second micro- calculateur 11. Ce second microcalculateur 12 peut être un simple calculateur de secours ou encore un calculateur qui assure en permanence les principales fonctions de régulation. Dans chaque cas, les deux calculateurs échangent en permanence des informations; dans le premier cas, cet échange est moindre que dans le second cas. L'échange des informations ou données est représenté par une double flèche. Une ligne de signaux dérive de la ligne qui transmet la grandeur de consigne du premier calcula- teur 10 au régulateur principal 12. Par cette ligne de signaux, le second microcalculateur 11 reçoit la gran- deur de consigne, émise pour la régulation du carbu- rant. Le second microcalculateur reçoit également en permanence la valeur réelle fournie par l'installation de dosage de carburant 16. Le second microcalculateur examine si la valeur de consigne et la valeur réelle diffèrent seulement d'une différence de régulation in- férieure à une valeur prédéterminée, par exemple s'il s'agit d'une différence inférieure à 10 %. Au cours du contrôle, on tient compte des phases non stationnai- res. Aussi longtemps que la valeur réelle respective se déplace dans des limites prédéterminées vers la grandeur de consigne respective, la régulation décrite ci-dessus est effectuée par le régulateur principal 12. Si toutefois on dépasse les limites prédétermi- nées, le régulateur auxiliaire 17 commence à fonction- ner. Il émet un signal de régulation. En même temps, le second microcalculateur 11 fournit un signal d'in- version à l'installation d'inversion 14; ce signal assure l'inversion de l'installation d'inversion pour recevoir le signal de régulation du régulateur auxi- liaire 17. Cela signifie qu'à la place du signal de sortie du régulateur principal, l'organe de régulation reçoit comme signal de régulation ou de réglage le si- gnal de sortie du régulateur auxiliaire. Les régulateurs 12 17 peuvent être des ré- gulateurs analogiques ou des régulateurs numériques. Dans ce dernier cas, les régulateurs numériques peu- vent être intégrés aux microcalculateurs. Suivant la conception du régulateur sous forme de régulateur ana- logique ou de régulateur numérique, on prévoit un con- vertisseur numérique/analogique avant ou après le ré- gulateur. Une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention est représentée à la figure lb. Dans ce cas, le régulateur auxiliaire est constitué par un ré- gulateur numérique intégré dans le second microcalcu- lateur 11. Le régulateur principal est par contre de structure analogique. Ce régulateur analogique reçoit le signal de sortie du microcalculateur 10 par l'in- termédiaire d'un convertisseur numérique/analogique 13. Les éléments correspondants des figures la et lb portent les mêmes références. Le rôle de ces éléments a déjà été explicité à propos de la figure la. Il est important que le second microcalcula- teur soit conçu pour émettre le signal d'inversion également lorsque se présentent d'autres conditions que celles indiquées ci-dessus, c'est-àdire toujours en phase de démarrage du moteur à combustion interne? lorsqu'on règle la quantité de carburant. Le déroulement du contrôle selon la figure 2 est assuré par chaque passage du programme principal. Au cours de l'étape sl, on vérifie si une condition de contrôle est atteinte. A titre d'exemple, il s'agit de la condition consistant à savoir si l'on est en phase de démarrage. La phase de démarrage existe dans l'in- tervalle compris entre l'instant de l'actionnement de la clé de contact et l'instant auquel on atteint une vitesse de rotation prédéterminée. Cette vitesse de rotation se situe de manière caractéristique à 50 - % au-dessus de la vitesse de ralenti. Dès que cet- te vitesse de rotation plus élevée est atteinte, une commande de carburant avec une quantité de carburant plus importante pour le démarrage du moteur est commu- tée sur la régulation de ralenti. Toujours lorsque la condition de contrôle n'est pas atteinte, c'est-à-dire à la fin de la phase de démarrage, on passe à la suite du traitement du programme principal. Par contre, si la condition de contrôle est atteinte, c'est-à-dire si l'on est en phase de démar- rage, le signal d'inversion est émis au cours de l'étape s2 et on contrôle si la quantité de carburant prévue pour le démarrage est atteinte. Pour cela, on ne mesure pas de manière avantageuse la valeur réelle de la quantité de carburant comme cela est indiqué dans le schéma- bloc de la figure 1, mais on contrôle des grandeurs auxiliaires. Dans le cas d'un moteur Diesel, on vérifie si l'organe de régulation a atteint une position prédéterminée. Cette position est prédéterminée par la va- leur de consigne qui ne détermine pas directement la quantité de carburant mais bien plus la course de ré- glage de consigne de la tringlerie de réglage. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection d'es- sence, on vérifie par contre si un certain injecteur s'ouvre réellement pendant l'intervalle de temps défi- ni par une grandeur de consigne. Au cours de l'étape s3, on vérifie si une erreur s'est produite. Il se produit toujours une er- reur lorsque l'installation d'inversion 14 ne commute pas correctement ou si le régulateur auxiliaire est défectueux. Le signal de sortie du microcalculateur 11 n'arrive pas à l'organe de régulation 15 ou n'y arrive que de façon altérée, il s'établit une grandeur réelle qui ne coincide pas avec la grandeur fournie par le second microcalculateur 11. Dans ce cas, l'affichage du défaut ou de l'erreur se fait dans la phase s4 et le contrôle se termine. Le véhicule peut continuer à fonctionner correctement, car le premier microcalcula- teur 10 et le régulateur principal 12 peuvent encore fonctionner, mais l'installation d'inversion 14 trans- met le signal de sortie du régulateur principal 12 à l'organe de régulation 15. Il est toutefois établi qu'au cas o le premier microcalculateur 10 ou le ré- gulateur principal 12 seraient défaillants, le moteur à combustion ne pourrait plus fonctionner, car l'un des éléments de commutation reliant la sortie du se- cond microcalculateur 11 à l'organe de régulation 15 serait défaillant. C'est pourquoi, un défaut est affi- ché pour demander la réparation du système de dosage de carburant. Si au cours de l'étape s3, aucun défaut n'est constaté, on vérifie au cours de l'étape s5 si une condition de contrôle a été atteinte entre temps. A titre d'exemple, il s'agit de la condition selon la- quelle on a dépassé une vitesse de rotation prédéter- minée. Lorsque cette condition finale n'est pas encore atteinte, on effectue d'autres étapes au cours du pro- gramme principal jusqu'à ce que le déroulement du con- trôle selon la figure 2 soit atteint. Pendant cette période, le signal d'inversion est émis en permanence pour transmettre la grandeur de réglage du circuit de régulation principale à l'organe de régulation 15. Par contre, si au cours de l'étape s5, il s'avère que la condition de fin de contrôle est atteinte, le contrôle se termine au cours de l'étape s6; cela signifie que le signal d'inversion n'est plus émis, si bien que l'installation d'inversion 14 transmet de nouveau le signal de sortie du régulateur principal 12. Le régulateur auxiliaire et le second micro- calculateur 11 ne sont conçus que comme des installa- tions de secours qui ne fonctionnent pas aussi rapide- ment que le premier microcalculateur 10 ou le régula- teur principal 12. Lors du calcul de cette grandeur de consigne, on tient compte d'un nombre moindre de con- ditions que pour la grandeur de consigne calculée par le premier microcalculateur 10. Ces caractéristiques de régulation plus mauvaises dans le circuit de régu- lation auxiliaire ne sont toutefois pas gênantes au cours de la phase de démarrage, car dans cette phase, il n'y a pas de régulation de vitesse de rotation. Le déroulement du contrôle selon la figure 2 n'est pas non plus gênant si la condition de contrôle consiste à vérifier que l'on est en phase de poussée (frein-moteur) et que la fin du contrôle correspond à la reprise du mode de poussée. Pendant le fonctionne- ment en poussée, au cours de la phase s2, on fixe une petite quantité de carburant et au cours de la phase ou étape s3, on vérifie si cette quantité faible de carburant a également été réglée. En particulier si le second microcalculateur 11 et le régulateur auxiliaire 17 sont suffisamment rapides et puissants pour avoir un fonctionnement en régulation ayant la même qualité que celle du circuit de régulation principale comprenant le premier micro- calculateur 10 et le régulateur principal 12, le dé- roulement du contrôle selon la figure 2 peut également se faire sans prise en compte de propriétés de régula- tion plus mauvaises dans les intervalles pendant les- quels -la régulation s'effectue. La condition de con- trôle au cours de l'étape si consiste à vérifier qu'un intervalle de temps prédéterminé s'est écoulé depuis *le dernier contrôle. Si les caractéristiques de régulation du circuit auxiliaire sont plus mauvaises que dans le circuit principal, il est avantageux que le premier intervalle de temps mentionné ci-dessus soit très grand et que le second intervalle de temps soit choisi très court, c'est-à-dire suffisamment long pour déter- miner si la grandeur de consigne fournie par le cir- cuit de régulation auxiliaire est arrivée correctement à l'organe de réglage 15. Pour cela, il suffit d'une période de l'ordre d'une seconde. Le signal d'inversion est émis indépendam- ment de la manière d'obtenir une condi:ion de contrôle respective pour tester les parties du circuit compri- ses entre le second microcalculateur 1i et l'organe de régulation 15, lorsqu'on constate que le circuit de régulation principale ne fonctionne plus correctement soit à cause d'un défaut dans le premier microcalcula- teur 10, soit à cause d'un défaut dans le régulateur principal 12. Pour déterminer un défaut ou incident dans le circuit principal, le second =icrocalculateur 11 vérifie en permanence si la grandeur réelle qui lui est fournie et la grandeur de consigne du premier mi- crocalculateur 10 se situent en concordance entre des limites déterminées. En cas d'absence de concordance, le circuit émet un signal d'inversion. Dans ce cas, ce signal indique s'il y a réellement un défaut alors qu'en cas de contrôle, cela n'est indiqué que de ma- nière auxiliaire et en général il n'y a pas de défaut. REVENDICATIONS 1 ) Système de dosage de carburant compor- tant: - un organe de régulation (15) pour régler une instal- lation de régulation de carburant (16) qui dose le carburant alimentant un moteur à combustion interne, - un régulateur principal (12) et un régulateur auxi- liaire (17) pour émettre un signal de régulation pour l'organe de régulation, - un premier moyen (10) pour émettre un signal de grandeur de consigne de dosage de carburant, - un second moyen (11) pour émettre un signal d'inver- sion, - un moyen pour inverser (14) et qui en présence d'un signal d'inversion transmet comme signal de régula- tion à l'organe de régulation non pas le signal de sortie du régulateur principal mais le signal de sortie du régulateur auxiliaire, système caractérisé en ce que: - le second moyen (11) est conçu pour émettre le si- gnal d'inversion à des fins d'essai, pour contrôler ainsi le bon fonctionnement du régulateur auxiliaire et/ou des moyens d'inversion (14). 2-) Système selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le régulateur principal est de type analogique et le régulateur auxiliaire de type numéri- que. 3 ) Système selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que le régulateur auxiliaire est in- tégré au second moyen (11). 4') Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inversion au démarrage du moteur à combustion interne. 5) Système selonla revendication 4, carac- térisé en ce que le signal d'inversion est émis jusqu'à ce que soit atteinte une vitesse de rotation prédéterminée. 6 ) Système selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inver- sion pour une courte période de temps lorsque le mo- teur fonctionne en poussée. 7*) Système selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il fournit une faible quantité de car- burant si les parties de circuit, commandées, mention- nées ci-dessus fonctionnent correctement. 8 ) Système selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second moyen (11) est conçu pour émettre le signal d'inver- sion pendant des intervalles de temps prédéterminés, chaque fois pour une courte période.