Brevet FR2651277A1 — publié le 19910301

La présente invention concerne un régulateur pour une pompe d'injection d'un moteur à combustion interne à compression d'air entraînant un véhicule, régulateur comprenant d'une part un régulateur mécanique primaire pré- déterminant un champ caractéristique de quantités, un signal de charge agissant par l'intermédiaire d'un ressort de régu- lation sur une tringlerie du régulateur, qui assure la com- mande d'un organe de commande de quantités de la pompe d'injection tandis qu'une force, engendrée en fonction de la vitesse de rotation, agit en sens opposé au mouvement de manoeuvre de la tringlerie du régulateur qui est engendré par le signal de charge, et d'autre part un organe de manoeuvre pour la correction de la quantité de carburant injectée qui est réglée par le régulateur mécanique en vue d'obtenir une quantité minimale qui est établie au moyen d'un moteur électrique de manoeuvre, excité par un appareil électrique de commande traitant des paramètres caractéristi- ques du moteur à combustion interne et de l'environnement. D'après la demande de brevet allemand n 34 30 797, il est connu un régulateur pour les pompes d'in- jection de carburant de moteurs à combustion interne, dans lequel un signal de charge prédéterminé agit par l'intermé- diaire d'un ressort de régulation sur un bras d'un levier à deux bras d'une tringlerie du régulateur, de telle sorte qu'un organe de commande de quantités d'une pompe d'injec- tion soit manoeuvré en fonction de la charge prédéterminée et o une force engendrée en fonction de la vitesse de rotation agit en opposition au pivotement du levier provo- qué par le signal de charge. Sur le second bras du levier est disposé un organe de manoeuvre, qui fait pivoter le levier en fonction de valeurs de correction, fournies par un appareil électrique de commande et établies à partir de paramètres du moteur à combustion interne et de l'environ- nement, en produisant ainsi une correction de la quantité d'injection, par exemple sous la forme d'une réduction de la quantité injectée en vue d'éviter des fumées ou lien en vue d'une adaptation aux besoins en carburant qui diminuent lors de l'augmentation de la vitesse de rotation du moteur. De cette manière, le champ caractéristique primaire du régulateur mécanique est optimisé en tenant compte de différents critères par intervention des valeurs correctives déterminées dans l'appareil électrique de com- mande, sans agir sur les fonctions primaires du régulateur mécanique. En cas de défaillance de l'installation électri- que, il est prévu que le levier soit amené, sous l'action d'une force de ressort, dans une position o la quantité débitée par la pompe d'injection est réglable à zéro. Un inconvénient de ce régulateur consiste en ce que, en cas de défaillance du circuit électronique de commande dans son état actif, et par conséquent réduisant la quantité débitée, c'est-à-dire lorsque l'organe de manoeuvre a été actionné et a été bloqué dans cette position, la quantité débitée peut être réduite, selon les circonstances, sous l'effet de la correction, à une valeur suffisamment faible pour que la quantité de carburant injectée ne soit plus suffisante pour actionner le moteur à combustion interne, par exemple en charge. L'invention a en conséquence pour but d'agencer un régulateur de pompe d'injection du type précité de telle sorte que, en cas de défaillance du circuit électronique de commande, on soit assuré, en conservant dans une large mesure la fonction d'optimisation des quantités d'injec- tion, d'obtenir en toute sécurité un fonctionnement de détresse d'un véhicule. Le problème est résolu conformément à l'inven- tion en ce que le champ caractéristique desquantités du régulateur mécanique est délimité par les besoins maximaux en quantités à pleine charge, la vitesse maximale admissi- ble en régulation ainsi que les besoins en quantités au ralenti lors d'une sollicitation maximale, et en ce que la valeur de correction des quantités d'injection est au maxi- mum suffisamment grande pour que, en cas de défaillance de l'organe de manoeuvre dans la condition d'activation, une puissance nécessaire pour une marche de détresse soit dis- ponible. Selon d'autres particularités du régulateur conforme à l'invention: - La valeur de correction des quantités d'injection varie en raison inverse de l'accélération en rotation du moteur à combustion interne. - La correction des quantités d'injection est effectuée en adaptation à l'instabilité de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. - La correction des quantités d'injection est fonction, pour les besoins quantitatifs pour le ralenti, de la température de l'eau de refroidissement. - La correction des quantités d'injection est fonction, pour les besoins quantitatifs pour le ralenti, de la vitesse de rotation. - La correction des quantités d'injection pour l'adaptation au champ caractéristique est fonction de la vitesse de rotation et/ou de la charge. - La correction des quantités d'injection est fonction des valeurs de patinage et d'accélération des roues du véhicule. - La correction des quantités d'injection est fonction, pour la vitesse de rotation du moteur à combustion interne en relation avec la régulation, du rapport de démultiplication de la transmission. Un régulateur mécanique connu pour une pompe d'injection, par exemple un régulateur de vitesse de rota- tion de ralenti et de vitesse de-rotation limite ou bien un régulateur toutes vitesses, met à disposition un champ caractéristique primaire pour définir la quantité d'injec- tion pour un moteur à combustion interne et compression d'air en fonction de la vitesse de rotation. Ce champ caractéristique primaire est délimité par les besoins maximaux en quantités à pleine charge du moteur à combus- tion interne, la vitesse maximale admissible en régvlation ainsi que par les besoins en quantités au ralenti, établies pour une sollicitation maximale, c'est-à-dire pour un moteur froid et des appareillages utilisateurs enclenchés. Par l'intermédiaire d'un organe de manoeuvre commandé par un appareil électrique de commande, la quantité d'injec- tion réglée par le régulateur mécanique est réduite, en fonction de paramètres caractéristiques du moteur à combus- tion interne et de l'environnement, de telle sorte qu'on obtienne une optimisation de la quantité d'injection pour chaque point de fonctionnement du moteur. La valeur maxima- le de correction calculée par l'appareil de commande en vue de la réduction des quantités d'injection est à cet égard choisie au maximum suffisamment grande pour que, en cas de défaillance de l'organe de manoeuvre dans la condi- tion d'activation - et par conséquent de réduction de la quantité d'injection - on dispose encore d'une quantité d'injection suffisante pour faire fonctionner le véhicule en marche de détresse également lors d'une augmentation de la charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequelr la figure 1 représente schématiquement l'agencement d'une pompe d'injection d'un moteur à combustion interne avec régulateur, la figure 2 représente un champ caractéristique de quanti- tés d'injection conforme à l'invention. Sur la figure 1 est représentée schématiquement une pompe d'injection 1 connue d'un moteur à combustion interne à compression d'air, non dessiné. On a désigné par 2 des raccords de conduits de carburant aboutissant aux différents cylindres du moteur. Par l'intermédiaire d'un capteur 3 de course de pédale, le conducteur produit un signal de charge de consigne, qui agit sur une tringlerie 4, 5 du régulateur et qui produit, sous l'action du ressort de régulation 6, une translation caractéristique de la tige de régulation 7, constituant un organe de commande de quan- tités, et par conséquent une modification de la quantité d'injection. La valeur réelle de position de la tige de régulation 7 est captée à l'aide d'un capteur 8 de course de tige de régulation et elle est comparée, dans un but de régulation, avec la position de consigne, transmise à partir du capteur 3 de course de pédale par l'intermédiaire d'un conducteur 9 à un appareil de commande 10. D'une manière connue, le régulateur est pourvu d'un dispositif 11 de mesure de force centrifuge, qui produit une force, engen- drée en fonction de la vitesse de rotation et agissant en opposition au mouvement de la tringlerie de régulateur 4, 5, engendré par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur au moyen d'une tringlerie ou d'un câble Bowden de régulation. Le régulateur de la pompe d'injection est relié à un organe de manoeuvre 13, opérant en opposition à la force d'un ressort 12 et qui agit sur la tringlerie de régulateur 5, en déplaçant, lors de son actionnement, la tige de régula- tion 7 dans le sens d'une réduction de la quantité de car- burant injectée. L'activation de l'organe de manoeuvre 13 est effectuée par l'intermédiaire de l'appareil de commande déjà cité, cet appareil recevant par l'intermédiaire de capteurs non représentés plusieurs paramètres caracté- ristiques de fonctionnement 14 ( par exemple vitesse de rotation, signal de charge, température d'eau de refroidis- sement, etc.), et paramètres caractéristiques d'environne- ment 15 ( par exemple pression de l'air extérieur, tempé- rature de l'air, etc.). Cet appareil 10 effectue le traite- ment de ces paramètres de façon à déterminer une valeur de correction, qui produit, par l'intermédiaire de l'organe de manoeuvre 13, une réduction de la quantité de carburant prédéterminée par le régulateur mécanique au moyen d'un déplacement de la tige de régulation 7 dans le sens d'une diminution de quantité. De cette manière, il est possible d'obtenir, pour chaque point du champ caractéristique pré- déterminé par le régulateur mécanique et définissant les quantités de carburant en fonction de la vitesse de rotation du moteur, une valeur de correction qui est fonction des paramètres caractéristiques précités, ce qui permet un réglage optimisé du moteur à combustion interne en ce qui concerne par exemple les fumées, la régulation, les à-coups de fonctionnement et analogues. Pour la commande de l'organe de manoeuvre 13, l'appareil de commande 10 comporte en outre un étage-pilote 16, qui établit et amplifie le signal de correction. En cas de défaillance du circuit électronique de commande, par exemple à cause d'une coupure de courant, aucune valeur de correction ne peut être obtenue et il en résulte également qu'il ne peut pas se produire un actionne- ment de l'organe de manoeuvre 13. Le moteur peut dans ce cas continuer à fonctionner sous l'influence du champ carac- téristique - non optimisé - qui est établi par le régulateur mécanique. La valeur de correction de quantités d'injection qui est calculée par l'appareil de commande 10 est au maxi- mum suffisamment grande pour que, en cas de défaillance de l'organe de manoeuvre 13 dans sa condition d'activation, c'est-à-dire dans le cas d'une réduction de la quantité d'injection, on dispose encore toujours pour le moteur d'une puissance nécessaire pour le faire fonctionner en marche de détresse. Cette puissance doit alors être suffisamment grande pour que le fonctionnement en marche de détresse soit également garanti lors d'une augmentation de la charge, par exemple en cote ou bien lors de l'enclenchement d'appareil- lages utilisateurs. Sur la figure 2 est représenté un champ caractéristique des quantités d'injection d'un moteur à combustion interne. On a alors représenté la quantité de carburant injectée Q en fonction de la vitesse de rotation n. Par des courbes en traits pleins, on a représenté le champ caractéristique primaire établi au moyen du régulateur mécanique. Ce champ caractéristique primaire est délimité d'une part par les besoins maximaux en quantités à pleine charge du moteur à combustion interne, qui sont définis par une simple droite 17, et d'autre part par la courbe caractéristique de régulation 18, qui correspond à la vites- se de rotation maximale admissible du moteur en régulation. La quantité requise au r alenti, qui est représentée par la courbe 19, est choisie de telle sorte que le moteur à com- bustion interne puisse fonctionner au ralenti à l'état froid et lors d'une sollicitation maximale par des appareils uti- lisateurs. En outre,on a fait intervenir dans ce champ caractéristique une partie en surélévation 20 de type connu correspondant aux quantités requises au démarrage. A partir de ce champ caractéristique primaire 17, 18, 19, 20, l'appa- reil de commande détermine des valeurs de correction qui sont fonction des paramètres caractéristiques du moteur et de l'environnement et qui optimisent la quantité d'injec- tion de laquelle les valeurs établies dans le champ carac- téristique primaire doivent être réduites à l'aide de l'or- gane de manoeuvre précité. Dans le cas o l'appareil de commande tombe en panne, par exemple sous l'effet d'une coupure de l'alimentation en courant, la correction de quantités d'injection produite par l'organe de manoeuvre est obligatoirement à nouveau supprimée et le moteur à combustion interne fonctionne avec les quantités d'injection non optimisées correspondant au champ caractéristique pri- maire. Cependant lorsque la commande est défaillante dans la condition d'activation de l'organe de manoeuvre, par exemple sous l'effet d'un court-circuit d'un étage final intervenant dans l'appareillage de commande précité ou bien sous l'effet d'un courtcircuit à la masse, le moteur à combustion interne doit continuer à fonctionner avec la quantité d'injection réduite. Pour le fonctionnement en marche de détresse, cela signifie que cette quantité d'in- jection réduite doit avoir une grandeur suffisante pour faire fonctionner le véhicule en toute sécurité, par exemple également encore pour monter des côtes et lors d'une augmen- tation de la sollicitation par des appareillages utilisa- teurs. La quantité corrigée qui est déterminée par l'appa- reil de commande est par conséquent toujours définie de telle sorte qu'une marche de détresse soit également possi- ble avec la quantité d'injection réduite de la valeur corrective. Sur la figure 2, on a représenté par des lignes en pointillés 21 - à partir de la quantité à pleine charge 17 - une quantité d'injection qui a été réduite en fonction de paramètres différents. Sous l'effet de la correction, il est possible d'obtenir également, comme cela est représenté ici, une nouvelle courbe caractéristique de régulation finale 22. Egalement, la courbe caractéristique de ralenti 19 est décalée vers une courbe caractéristique de ralenti 23 correspondant à une réduction des besoins quan- titatifs, par exemple sous l'effet d'une augmentation de la température de l'eau de refroidissement ou bien en fonc- tion de la vitesse de rotation n du moteur. A partir d'une courbe caractéristique en charge partielle 24, supposée réalisable à volonté et représentée ici par une courbe en traits mixtes, dans ce cas également la quantité d'injection est réduite, d'une manière analogue à ce qui a été décrit ci-dessus, d'une quantité corrective fonction des paramètres caractéristiques, ce qui est indiqué par la courbe 25. La courbe 25, correspondant à une quantité corrigée d'injec- tion en charge partielle, montre que, en choisissant les valeurs correctives en fonction de la vitesse de rotation n, il est possible d'effectuer une adaptation qui ne pouvait être réalisée, avec les régulateurs purement mécaniques employés jusqu'à maintenant, seulement à l'aide de systèmes à ressorts spéciaux. Comme on peut le déduire des courbes caractéris- tiques représentées, les valeurs correctives peuvent être choisies pour chacun des différents points de fonctionne- ment du moteur, à volonté pour autant qu'il soit situé dans un domaine garantissant un fonctionnement en marche de détresse. Notamment la correction de la quantité d'injec- tion peut également être exploitée à cet égard pour résou- dre d'autres problèmes qui ne sont pas directement spécifi- ques de moteurs à combustion interne. Ainsi on peut envisa- ger que la valeur de la correction de la quantité d'injec- tion soit choisie en fonction inverse de l'accélération de rotation du moteur à combustion interne, ce qui permet de supprimer les à-coups se produisant d'une manière connue dans un véhicule. On peut également envisager d'adapter la conction des quantités d'injection, dans un processus de régulation par adaptation, à l'instabilité de la vitesse de rotation du moteur, afin d'obtenir de cette manière une marche plus uniforme du moteur. Une autre possibilité de correction est offerte en utilisant à cet égard les valeurs de patinage mesurées sur les roues du véhicule en vue de réduire le couple par l'intermédiaire de la correction des quantités d'injection et de réaliser ainsi un système effi- cace de régulation du patinage. Lorsque la correction des quantités d'injection est effectueeen fonction du rapport de démultiplication qui est sélectionné dans la transmis- sion du véhicule, il est possible de choisir différemment la vitesse de régulation du moteur pour chaque rapport de transmission. Un avantage de cette correction des quantités d'injection en fonction du rapport de transmission consiste en ce qu'il est possible d'obtenir, pour un rapport élevé de transmission, une vitesse de régulation relativement petite de manière à ne pas surcharger le moteur en régime permanent, sans avoir à se passer, pour les petits rapports de transmission, d'une entrée en survitesse du moteur et par conséquent de bonnes valeurs d'accélération du véhicule. Evidemment, on peut également envisager encore d'autres possibilités d'influences pour la correction des quantités d'injection, ces possibilités sortant des exemples décrits ci-dessus. Un avantage de l'invention consiste ainsi à obtenir une optimisation, connue pour des régulateurs électroniques mais non réalisable avec un régulateur pure- ment mécanique, des quantités d'injection déterminées à partir d'un champ caractéristique primaire en fonction de paramètres caractéristiques du moteur et de l'environne- ment et pour différentes applications, sans avoir à se passer des propriétés de déclenchement de marche de détr:esse d'un régulateur mécanique. REVENDICATIONS 1. Régulateur pour une pompe d'injection d'un moteur à combustion interne à compression d'air entraînant un véhicule, régulateur comprenant d'une part un régulateur mécanique primaire prédéterminant un champ caractéristique de quantités, un signal de charge agissant par l'intermédiai- re d'un ressort de régulation sur une tringlerie du régula- teur, qui assure la commande d'un organe de commande de quantités de la pompe d'injection tandis qu'une force, engendrée en fonction de la vitesse de rotation, agit en sens opposé au mouvement de manoeuvre de la tringlerie du régulateur qui est engendré par le signal de charge, et d'autre part un organe de manoeuvre pour la correction de la quantité de carburant injectée qui est réglée par le régulateur mécanique en vue d'obtenir une quantité minimale qui est établie au moyen d'un moteur électrique de manoeu- vre, excité par un appareil électrique de commande traitant des paramètres caractéristiques du moteur à combustion interne et de l'environnement, caractérisé en ce que le champ caractéristique des quantités du régulateur mécanique est délimité par les besoins maximaux (17) en quantités à pleine charge, la vitesse maximale admissible en régulation (18) ainsi que les besoins en quantités au ralenti (19) lors d'une sollicitation maximale et en ce que la valeur de correction des quantités d'injection est au maximum suffi- samment grande pour que, en cas de défaillance de l'organe de manoeuvre dans la condition d'activation, une puissance nécessaire pour une marche de détresse soit disponible. 2. Régulateur pour une pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de correc- tion des quantités d'injection varie en raison inverse de l'accélération en rotation du moteur à combustion interne. 3. Régulateur pour une pompe d'injection selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la correc- tion des quantités d'injection est effectuée en adaptation à l'instabilité de la vitesse de rotation du moteur à com- bustion interne. 4. Régulateur pour une pompe d'injection selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la correc- tion des quantités d'injection est fonction, pour les besoins quantitatifs pour le ralenti, de la température de l'eau de refroidissement. 5. Régulateur pour une pompe d'injection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la correction des quantités d'injection est fonction,pour les besoins quanti- tatifs pour le ralenti, de la vitesse de rotation. 6. Régulateur pour une pompe d'injection selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la correc- tion des quantités d'injection pour l'adaptation au champ caractéristique est fonction de la vitesse de rotation et/ou de la charge. 7. Régulateur pour une pompe d'injection selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la correc- tion des quantités d'injection est fonction des valeurs de patinage et d'accélération des roues du véhicule. 8. Régulateur pour une pompe d'injection selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la correc- tion des quantités d'injection est fonction, pour la vites- se de rotation du moteur à combustion interne en relation avec la régulation, du rapport de démultiplication de la transmission.