Brevet FR2659691A1 — publié le 19910920

Système de régulation pour l'injection de carburant d'un moteur à combustion interne, notamment pour le début d'injection d'un moteur Diesel" La présente invention concerne un système de régulation pour l'injection de carburant d'un moteur à combustion interne notamment pour le début de l'injection d'un moteur Diesel, comportant un circuit de régulation qui reçoit en un point d'addition, une valeur de consigne et une valeur réelle, et un premier organe de régulation étant relié à la sortie du point d'addition avec en parallèle à celui-ci un second organe de réglage constituant un organe de réglage préalable pour améliorer la dynamique, et un chemin présentant un comportement de temporisation. La régulation du début de l'injection de moteurs à combustion interne à allumage automatique présente sensiblement la même signification que la régulation du point d'allumage de moteur à allumage hétérogène Le début de l'injection a une influence déterminante sur la puissance, le fonctionnement et la composition des gaz d'échappement. Pour déterminer le début de l'injection, il est connu d'utiliser un circuit de régulation Ce circuit reçoit comme grandeur de consigne, le début de l'injection et la pompe d'injection de carburant qui forme le chemin du circuit de régulation lui fournit un signal correspondant à la valeur réelle du début de l'injection Il est ainsi possible de f ormner une différence de régulation et on asservit la valeur réelle sur la valeur de consigne Le circuit de régulation comporte de préférence un organe de régulation proportionnelle-intégrale (PI) dont les paramètres de régulation sont accordés suivant le fonctionnement de marche au ralenti du moteur à combustion interne Le retour de signal de la valeur réelle pour former la différence de régulation, se fait avec du retard à cause du comportement du chemin de régulation, si bien qu'en tenant compte de la stabilité, on arrive globalement à une dynamique défavorable du circuit de régulation Pour améliorer la dynamique, il faut une commande anticipée Pour cela, on utilise un second organe de régulation branché en parallèle au premier organe de régulation. La notion de branchement en parallèle signifie dans ce contexte que l'entrée du second organe de régulation reçoit la valeur de consigne et sa sortie est appliquée à un point d'addition auquel est reliée la sortie du premier orgàne de régulation Pour ne pas arriver à de sur-oscillations non acceptables en fonctionnant avec des signaux importants, on inverse les paramètres de régulation Il est par exemple possible dans le cas d'un petit signal, de réduire à zéro la fraction proportionnelle et de diminuer de moitié la fraction intégrale La commutation des paramètres de régulation se fait de préférence à l'aide d'une "fenêtre" La valeur de consigne du début de l'injection se situe à l'intérieur de cette fenêtre L'inconvénient est que pour des déviations de tolérance extrêmes de la valeur réelle par la commande anticipée, on peut se situer à l'extérieur de la fenêtre A cela s'ajoute que dans le cas d'un signal important, du fait de la faible fraction intégrale, on risque d'arriver trop tard à la fenêtre Cela montre clairement que le système connu nécessite des perfectionnements. On connaît un système de commande de moteur à combustion interne selon DE-OS 31 14 836 dans lequel un signal de sortie provenant de la pédale de l'accélérateur est transmis directement pour la suite du traitement dans certaines conditions de fonctionnement, et ce signal est notamment transmis à un champ de caractéristiques et pour certains états de fonctionnement, on retarde le signal de sortie Comme état de fonctionnement particulier, on a par exemple une phase d'accélération La temporisation permet en particulier en fonctionnement transitoire, d'avoir un comportement doux et calme. Le système de régulation selon l'invention est caractérisé en ce que la valeur de consigne est appliquée au point d'addition par l'intermédiaire d'un élément de temporisation Ce système offre l'avantage d'améliorer la dynamique de régulation sans que cela n'entraîne pas des oscillations ou phénomènes analogues Le circuit de régulation reste stable En outre, la dynamique importante obtenue grâce à l'invention évite des amplitudes de régulation importantes Les moyens selon l'invention à savoir appliquer la valeur de consigne par l'intermédiaire d'un élément de temporisation au point d'addition, permet de réaliser un circuit de régulation stable même pour des valeurs situées en dehors de la fenêtre évoquée ci-dessus. En particulier, l'élément de temporisation présente sensiblement le même comportement de temporisation que le chemin du système de régulation. Cela constitue la condition préalable à ce que la valeur de consigne retardée soit synchronisée sur la valeur réelle Dans la mesure o comme déjà indiqué, on effectue une régulation du début de l'injection dans le cas de moteurs à combustion interne à allumage automatique, il est garanti que la valeur de consigne de début d'injection n'est appliquée que lorsque la valeur réelle du début de l'injection a été envoyée en retour. Selon un autre développement de l'invention, l'élément de temporisation présente sensiblement le même comportement en temporisation que le chemin. Selon un autre développement de l'invention, il est prévu que la valeur réelle et la valeur de consigne transmise par l'élément de temporisation sont appliquées au point d'addition par un interrupteur synchrone avec le début de l'injection Cela permet de réaliser le synchronisme mentionne. Selon un développement de l'invention, le premier premier organe de régulation est un organe de régulation proportionnelle-intégrale Ce second organe de régulation qui se trouve dans le circuit de commande anticipée est de préférence un organe de régulation proportionnelle. Selon un exemple de réalisation le circuit de régulation règle le début de l'injection du moteur à combustion interne. Selon un exemple de réalisation préf éren- tiel, comme déjà mentionné, le chemin est constitué par une pompe d'injection de carburant. En particulier, la réalisation est telle que les paramètres du premier organe de réalisation sont choisis en fonction du ralenti du moteur à combustion interne. L'organe de régulation de commande anticipée est relié par son entrée à la valeur de consigne et sa sortie est reliée au point d'addition qui reçoit comme seconde grandeur d'entrée, la valeur de sortie du premier organe de régulation. Pour la régulation de début d'injection mentionnée ci-dessus, la valeur de consigne est une valeur de consigne de début d'injection et la valeur réelle est une valeur réelle de début d'injection. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de l'unique figure qui représente un schéma-bloc du système de régulation selon l'invention. L'entrée 1 d'un système de régulation représenté schématiquement à la figure reçoit la valeur de consigne du début de l'injection SB, de l'injection de carburant d'un moteur Diesel non représenté en détail Le signal de consigne S Bons est appliqué d'une part à un interrupteur 3 par l'intermédiaire d'un élément de temporisation 2 et d'autre part à l'entrée d'un régulateur proportionnel (régulateur P) 4 fonctionnant comme commande anticipée L'interrupteur 3 est relié à un point d'addition 5, si bien que l'interrupteur 3 est fermé, la valeur de consigne de début d'injection SB, temporisée est appliquée avec un signe algébrique positif au point d'addition 5 La sortie du point d'addition 5 est reliée à l'entrée d'un régulateur proportionnel-intégral (régulateur PI) 6. La sortie du régulateur Pl 6 qui constitue un premier régulateur et celle du régulateur P 4 qui constitue un second régulateur est appliquée avec un signe algébrique positif à l'entrée d'un point d'addition 7 La sortie du point d'addition 7 représente le signal d'entrée d'un chemin 8 constitué par la pompe d'injection du moteur Diesel mentionné ci-dessus Le comportement de ce chemin correspondant à la pompe d'injection correspond à une certaine temporisation. Selon l'invention, le comportement avec temporisation de l'élément de temporisation 2 est choisi selon le comportement prédéterminé par les caractéristiques de transfert du chemin 8 (pompe d'injection) A la sortie 9 du chemin 8, on a la valeur réelle du début de l'injection S Breil; cela signifie qu'il y a à cet endroit un signal qui correspond réellement au début de l'injection par la pompe d'injection La valeur réelle S Breel du début de l'injection est appliquée par l'intermédiaire d'un interrupteur 10 au point d'addition 5 en retour, avec un signe algébrique négatif Des instants de commutation de l'interrupteur 10 sont synchronisés sur ceux de l'interrupteur 3. Si l'on considère le comportement en régulation assuré par le régulateur Pl (sans tenir compte du régulateur P et de l'élément de temporisation 2) alors la temporisation assurée par le chemin 8 donne un temps de retard A t compris entre et 300 ms Les paramètres de régulation du régulateur Pl 6 sont conçus pour le fonctionnement au ralenti du moteur à combustion interne Le retour du signal réel de début d'injection S Bre,, se fait ainsi avec la temporisation indiquée A t pour une vitesse de ralenti correspondant par exemple à 600 min-1 La même remarque s'applique au fonctionnement en charge Pour améliorer la dynamique, on réalise une commande anticipée, c'est-à-dire qu'on prévoit le régulateur P 4 en veillant toutefois à ce que sa fraction proportionnelle n'entraîne pas une sur-oscillation dans le système de régulation Une caractéristique importante pour cela réside dans l'élément de temporisation 2 selon l'invention, prévu entre l'entrée 1 et l'entrée du point d'addition 5 Le comportement en temporisation de l'élément de temporisation 2 est également choisi comme celui du chemin 8 On évite de cette manière des instabilités sans qu'il ne soit nécessaire d'avoir un régulateur Pl 6 à circuit paramétré Pour assurer que la valeur de consigne du début de l'injection S Bco,, arrive en premier lieu, même lorsque la valeur réelle du début de l'injection S Bree, est signalée en retour, on effectue une commande synchrone de début d'injection des interrupteurs 3 et 10. REVENDICATIONS l) Système de régulation pour l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne notamment pour le début de l'injection d'un moteur Diesel, comportant un circuit de régulation qui reçoit en un point d'addition, une valeur de consigne et une valeur réelle, et un premier organe de régulation étant relié à la sortie du point d'addition avec en parallèle à celui-ci un second organe de réglage constituant un organe de réglage anticipée pour améliorer la dynamique, et un chemin présentant un comportement de temporisation, système caractérisé en ce que la valeur de consigne (SBO,) est appliquée au point de sommation ( 5) par l'intermédiaire d'un élément de temporisation ( 2). 2 ) Système de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de temporisation ( 2) présente sensiblement le même comportement en temporisation que le chemin ( 8). 3) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la valeur réelle (S Breel) et la valeur de con- signe (S Bcons) transmise par l'élément de tempori- sation ( 2) sont applicables au point d'addition ( 5) par l'intermédiaire d'un interrupteur synchrone au début de l'injection ( 3, 10). ) Système de régulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier organe de régulation ( 6) est un organe de régulation proportionnelle-intégrale (PI). ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second organe de régulation ( 4) est un organe de régulation proportionnelle (P). 2659691 - ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de régulation règle le début de l'injection (SB) du moteur à combustion interne. 7 ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le chemin ( 8) est formé par une pompe d'injection de carburant. ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les paramètres du premier organe de régulation ( 6) sont définis en fonction du ralenti du moteur à combustion interne. ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe de régulation préalable (second organe de régulation 4) est relié par son entrée à la valeur de consigne (S Bcons) et par sa sortie à un point d'addition ( 7) qui reçoit comme seconde grandeur d'entrée, la valeur de sortie du premier organe de régulation ( 6). ) Système de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la valeur de consigne est la valeur de consigne de début d'injection (S Bc,0,) et la valeur réelle est la valeur réelle de début d'injection (S Breel).