Brevet FR2661262A1 — publié le 19911025

"Système de réglage pour un mécanisme de réglage affecté de frottements dans un véhicule automobile " L'invention concerne un système de réglage pour un mécanisme de réglage affecté de frottements dans un véhicule automobile, avec un premier régula- teur et un régulateur à deux positions branché à la suite, le premier régulateur comparant une première grandeur qui caractérise la position effective du mécanisme de réglage avec une deuxième grandeur qui caractérise la position souhaitée du mécanisme de réglage et calcule au moins une grandeur d'entrée pour le régulateur à deux positions branché à la suite. Un tel système de réglage est connu par le document DE-OS 32 07 863 (US-A 4 499 412) Dans ce document est décrit un dispositif de réglage pour un mécanisme de réglage affecté de frottements A la suite d'un régulateur non linéaire est branché un régulateur à deux positions Ce régulateur à deux positions ne commute que lorsque la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle du circuit de réglage se modifie Le régulateur non linéaire, comporte une courbe caractéristique raide, ailleurs une courbe caractéristique plate Un dispositif de limitation supprime les fréquences de commutation trop élevées Ainsi, une commutation aller et retour trop fréquente du régulateur à deux positions doit être évitée L'ensemble du système est analogique. Par le document DE-OS 3 233 290 (US-A 4 594 993) est décrit un dispositif pour la régulation du taux de recyclage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne Diesel Un régulateur linéaire délivre la grandeur d'entrée pour un régulateur à trois positions Egalement dans le cas de ce disposi- tif, le régulateur à trois positions ne commute que lorsque la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle du circuit de réglage varie Grâce à une hystérésis, une commutation aller et retour pro- longée du régulateur à trois points est alors évitée. Par le document DE-OS 2 726 987, il est con- nu de scinder un dispositif de réglage en une partie numérique et une partie analogique Dans ce cas, la partie numérique traite les données se présentant sous forme numérique, tandis que la partie analogique trai- te les données se présentant sous forme analogique. L'invention a pour but de réduire l'influen- ce du frottement dans un système de réglage du type initialement mentionné, afin d'améliorer la dynamique du système. Dans ce but, le système conforme à l'inven- tion est caractérisé en ce que le régulateur à deux positions comporte une largeur d'hystérésis variable qui est susceptible d'être commandée en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionnement. Grâce à la prédéfinition de la largeur d'hystérésis E du régulateur de courant en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionnement, les pro- priétés du système de réglage peuvent être notablement améliorées Au moyen du système conforme à l'inven- tion, différentes largeurs d'hystérésis E peuvent être établies en fonction de différentes conditions de fonctionnement, telles que la vitesse de rotation ou la position du mécanisme de réglage Ainsi, l'influen- ce du frottement peut être compensée sans que les mou- vements propres du mécanisme de réglage interviennent. D'autres caractéristiques de l'invention concernent des formes de réalisation avantageuses de l'invention. Suivant une caractéristique de l'invention le premier régulateur est réalisé sous forme numérique et comprend un régulateur de position et/ou un régula- teur de durée de périodes. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le régulateur de position délivre la valeur de consigne du courant pour un régulateur à deux posi- tions. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, au moins une des grandeurs, écart de réglage, tension de batterie, vitesse de rotation ou températu- re du carburant, influence les paramètres de réglage du régulateur de position. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le régulateur de durée de période délivre la largeur d'hystérésis E. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le régulateur de durée de période a, de préfé- rence, un comportement I et son signal de sortie est susceptible d'être limité. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, à côté du signal de sortie du régulateur de durée de période, une précommande dépendant de la position du mécanisme de réglage, a une influence sur la largeur d'hystérésis. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, la position du mécanisme de réglage est ramenée à l'entrée du régulateur à deux positions, par l'intermédiaire d'un organe analogique. L'invention va être exposée ci-après à l'ai- de de l'exemple de réalisation représenté aux dessins. la figure 1 montre la corrélation entre le courant circulant à travers le mécanisme de réglage et la position UI de ce mécanisme de réglage, la figure 2 est une représentation schéma- tique du système de réglage, sur la figure 3, le courant circulant à travers le mécanisme de réglage est reporté en fonc- tion du temps, les figures 4 et 5 montrent une représen- tation détaillée du régulateur. Le système conforme à l'invention va être décrit ci-après en prenant pour exemple un mécanisme de réglage pour une pompe à carburant Diesel Mais le système selon l'invention, peut également se rapporter à d'autres mécanismes de réglage affectés de frotte- ments, notamment à des organes de réglage électroma- gnétiques C'est ainsi qu'il est par exemple également utilisable pour un dispositif de réglage de clapet d'étranglement. Dans le cas de mécanisme de réglage affecté de frottements, la position de l'organisme de réglage ne se modifie pas pour de faibles modifications du signal de réglage La corrélation entre le courant I qui circule à travers le mécanisme de réglage et la position UI que prend le mécanisme de réglage, est reportée à la figure 1 Si le mécanisme de réglage doit reprendre la position X, alors, selon les antécé- dents, des courants différents Il ou bien I 2 sont nécessaires Si le mécanisme de réglage se trouve dans la position X avec un courant de mécanisme de réglage Il et s'il est exigé que son sens de déplacement se modifie, le courant de mécanisme de réglage doit, tout d'abord être porté à la valeur I 2 La position de l'organe de réglage ne se modifie que lorsque le cou- rant varie d'une valeur minimale H Cette valeur mini- male dépend alors de différentes grandeurs caractéris- tiques du fonctionnement. De telles influences sont par exemple la position du mécanisme de réglage, la température, la vitesse de rotation ou bien les tolérances de fabrica- tion Il est particulièrement avantageux que la largeur d'hystérésis E soit choisie de façon qu'elle corresponde à la moitié de cette valeur minimale H. A la figure 2 est indiquée une représenta- tion schématique du système de réglage Un régulateur reçoit, par l'intermédiaire d'un convertisseur ana- logique/numérique 70, un signal UI, qui indique la position effective de la tige de réglage En outre, le régulateur 10 reçoit, par l'intermédiaire d'un conver- tisseur analogique/numérique 20, un signal US, qui indique la position souhaitée pour la tige de réglage. Le régulateur 10 calcule, à partir de ces données, d'autres données, un courant souhaité du mécanisme de réglage IS, qui est appliqué par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique/analogique 30 et d'un point de combinaison 35 à un régulateur à deux positions 40. Par ailleurs, le régulateur 10 calcule, en partant de différentes grandeurs, de la durée souhaitée et de la durée mesurée de la période T, la largeur d'hystérésis E du régulateur à deux positions 40 Cette largeur d'hystérésis E arrive par l'intermédiaire d'un conver- tisseur numérique/analogique 80 au régulateur à deux positions 40 Ce régulateur à deux positions 40 com- mande le mécanisme de réglage 50 de façon appropriée. Le courant de réglage II mesuré sur le mécanisme de réglage est ramené au point de combinaison 35 En outre, un signal UI concernant la position effective du mécanisme de réglage, arrive par l'intermédiaire d'un organe différenciateur analogique 60 au point de combinaison 35, et par l'intermédiaire du convertis- seur analogique/numérique 70 au régulateur numérique 10. Il est particulièrement avantageux que le régulateur 10, comme cela est représenté à la figure 2, soit de constitution numérique, tandis que les autres composants, tels que le régulateur à deux posi- tions et l'organe différenciateur sont réalisés sous forme analogique Grâce au régulateur numérique 10, une adaptation efficace est possible. Pour améliorer la stabilité du circuit de réglage, la position effective UI de la tige de régla- ge est ramenée par l'intermédiaire de l'organe diffé- renciateur 60, à l'entrée du régulateur à deux posi- tions Ce différenciateur 60 est réalisé sous forme analogique Ceci présente des avantages notables par rapport à un différenciateur numérique intégré dans le régulateur 10 Du fait du temps d'exploration et de la résolution finale du convertisseur analogique/numéri- que d'usage courant, on est loin d'obtenir, avec un différenciateur numérique, la qualité d'approximation nécessaire. Le régulateur numérique 10 définit en fonc- tion de la position souhaitée US de la tige de régla- ge, de la position effective UI de la tige de réglage, et d'autres grandeurs caractéristiques du fonctionne- ment, une valeur de consigne IS du courant et la largeur d'hystérésis E pour le régulateur à deux posi- tions 40 Le régulateur à deux positions 40 commande le mécanisme de réglage en fonction de la comparaison entre le courant souhaité et le courant effectif du mécanisme de réglage, ainsi qu'en fonction de la largeur souhaitée d'hystérésis E A cet effet, il établit ou interrompt la liaison entre le mécanisme de réglage et la tension de batterie. Si le régulateur à deux positions 40 recon- naît que le courant effectif II du mécanisme de régla- ge est supérieur de la largeur d'hystérésis E au courant souhaité IS du mécanisme de réglage, il inter- rompt alors la liaison vers la tension de batterie Si le courant effectif II du mécanisme de réglage est inférieur de la largeur d'hystérésis E au courant sou- haité IS du mécanisme de réglage, il alimente alors le mécanisme de réglage avec la tension de batterie. L'état de commutation respectif du régulateur à deux positions est appliqué au régulateur 10 pour la mesure de la durée T de la période La mesure de la durée de la période peut être intégrée dans le régulateur 10 ou bien être effectuée dans un organe de mesure distinct 205. L'évolution dans le temps du courant du mécanisme de réglage est représentée à la figure 3 Le courant II du mécanisme de réglage est reporté en fonction du temps t A l'instant Tl, le courant du mécanisme de réglage est inférieur de la largeur d'hystérésis E au courant souhaité IS du mécanisme de réglage, à cet instant le mécanisme de réglage est relié à la tension de batterie, sur quoi le courant du mécanisme de réglage commute A l'instant T 2, le cou- rant du mécanisme de réglage est supérieur de la lar- geur de l'hystérésis au courant souhaité IS, à cet instant, la liaison entre le mécanisme de réglage et la tension de batterie est interrompue Cela a pour conséquence que le courant II du mécanisme de réglage diminue à nouveau, jusqu'à ce qu'il soit à nouveau inférieur de largeur d'hystérésis E à la valeur souhaitée IS. La valeur du courant du mécanisme de réglage fluctue ainsi en permanence entre une valeur qui est supérieure de la largeur d'hystérésis E au courant souhaité du mécanisme de réglage et une valeur qui est inférieure de la largeur d'hystérésis E à ce courant souhaité Grâce à une définition appropriée de la lar- geur d'hystérésis E, on peut obtenir que le courant du mécanisme de réglage fluctue vers le bas et vers le haut entre deux valeurs de courant Le régulateur à deux positions commute ainsi constamment entre ces deux états en aller et retour Grâce à la prédéfini- tion de la largeur d'hystérésis, le temps de commuta- tion peut être influencé Ce temps de commutation est réglé de façon que lors de modifications du courant souhaité IS du mécanisme de réglage, il se produise très rapidement une réaction de ce mécanisme de régla- ge Dans ce cas, pour un courant souhaité IS constant du mécanisme de réglage, il ne se produit pas de mou- vement propre du mécanisme de réglage. A la figure 4 est représentée la partie du régulateur 10 (régulateur de position) qui calcule la valeur de consigne pour le courant IS du mécanisme de réglage Par l'intermédiaire du convertisseur analogi- que/numérique 70 et du convertisseur analogique/numé- rique 20, la position souhaitée US de la tige de réglage et la position effective UI de la tige de réglage, parviennent à un point de comparaison 110 La différence de ces deux signaux arrive à un intégrateur et à un organe proportionnel 130. Les points 2 et 3 indiquent que la constante de proportionnalité P et la grandeur de réglage de l'intégrateur peuvent être influencées Les signaux de sortie de l'organe proportionnel 130 et de l'intégra- teur 120, arrivent par l'intermédiaire du point d'addition 135 à un limiteur 140 Le signal de sortie du limiteur 140 constitue le signal de sortie du régu- lateur 10 et est amené au convertisseur numérique/ana- logique 30. Le signal de sortie du limiteur 140 et le signal de sortie de l'étage de différenciation 110 (différence de réglage) constituent le signal d'entrée d'un bloc 150 Le signal de sortie de ce bloc, comme cela est indiqué par le point 3, influence l'intégra- teur 120 Différentes grandeurs caractéristiques du fonctionnement, ainsi que la différence de réglage, sont amenées à un bloc 160 Ce bloc 160 peut, comme l'indique le point 2, influencer l'organe proportion- nel. En fonction de la différence entre la posi- tion souhaitée US et la position effective UI de la tige de réglage, l'intégrateur 120 et l'organe propor- tionnel 130 déterminent chacun un signal de sortie, ces signaux étant totalisés au point d'addition 135. Ces deux blocs 120, 130 fonctionnent comme régulateurs avec au moins un comportement PI Le signal de sortie de ce régulateur est limité à une valeur maximale dans le limiteur 140 Dans le convertisseur numérique/ana- logique, le signal de sortie du limiteur est converti en un signal qui représente le courant souhaité IS du mécanisme de réglage. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, réside en ce que le signal de sortie du limiteur 140 et la différence de réglage, sont amenés à un bloc 150 Ce bloc 150 comprend une fonction antiretour-initial Si le signal de sortie du régulateur 120, 130 dépasse une limitation, ce qui signifie que le signal est limité par le limiteur 140, la valeur de l'intégrateur est figée. Cela signifie que la valeur de l'intégrateur est mémorisée et n'est plus augmentée, jusqu'à ce que le signal de sortie du régulateur supprime à nouveau la limitation Si la valeur de l'intégrateur n'est pas figée, et si une différence de réglage s'ap- plique sur un laps de temps plus long, alors la valeur de l'intégrateur prend, suivant les circonstances, des valeurs très importantes Si le signe de polarité de l'écart de réglage se modifie alors, le régulateur a besoin d'un temps très long pour que la valeur de l'intégrateur soit à nouveau réduite Le bloc 150 amé- liore la qualité de réglage du régulateur Si l'écart de réglage est en outre disponible au bloc 150, alors l'intégrateur continue immédiatement à fonctionner après une modification du signe de polarité de la différence de réglage. Le bloc 160 représente une forme de réalisa- tion particulièrement avantageuse de l'invention Dans cet élément, la constante de proportionnalité de la partie P est déposée en fonction d'une ou plusieurs des grandeurs, différence de réglage, tension de batterie, vitesse de rotation, ou température du car- burant En fonction de ces grandeurs, la constante de proportionnalité de l'organe proportionnel 130 peut être réglée. Il s'est avéré comme particulièrement avan- tageux, que la constante de proportionnalité P soit plus grande pour de petits écarts de réglage que pour de grands écarts de réglage Une constante de propor- tionnalité importante P est avantageuse dans le cas d'une faible tension de batterie ou dans le cas de basse température Une petite constante de proportion- nalité P par-contre, est avantageuse dans le cas d'une vitesse de rotation importante. A la figure 5 est représentée, de façon détaillée, la partie du régulateur 10 qui calcule la largeur d'hystérésis E du régulateur à deux positions (régulateur de durée de périodes) En fonction de dif- il férentes grandeurs caractéristiques du fonctionnement, telles par exemple que la vitesse de rotation et la position UI ou bien US de la tige de réglage, le moyen de calcul 200 de la valeur de consigne prédéfinit une valeur TS pour la durée de la période Cette valeur souhaitée pour la durée TS de la période est comparée à la valeur effective de la durée T de la période La différence de ces deux signaux (différence de réglage du régulateur de durée de périodes) est appliquée au régulateur de durée de périodes 210 Le régulateur 210 a au moins un comportement I Son signal de sortie est limité vers le bas et vers le haut par le limiteur 220. Au point d'addition 235, le signal de sortie d'un champ caractéristique de précommande 230 est ajouté au signal de sortie du premier limiteur 220 La somme des deux signaux est limitée, de façon appro- priée, dans un deuxième limiteur 240 Le signal de sortie de ce deuxième limiteur représente la largeur d'hystérésis E qui, par l'intermédiaire du convertis- seur numérique/analogique 80, arrive au régulateur à deux positions 40. En fonction de la comparaison entre la valeur souhaitée TS de la durée de la période et la durée effective T de la période, le régulateur 210 calcule la valeur pour la largeur d'hystérésis E. Comme celle-ci doit être supérieure à une valeur mini- male, mais ne doit également pas être supérieure à une valeur maximale, le limiteur 220 limite le signal de sortie du régulateur 210 à une étendue de valeur déterminée. Le champ caractéristique de précommande 230 garantit la possibilité d'une réaction en retour à des modifications rapides de la position de la tige de réglage Des valeurs de la largeur d'hystérésis E sont déposées en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionnement dans le champ caractéristique de pré- commande Dans le cas d'un frottement important, une grande largeur d'hystérésis E est nécessaire, pour vaincre les résistances de frottement Une grande largeur d'hystérésis E conditionne une grande durée de période Pour un frottement plus réduit, une petite largeur d'hystérésis E est seulement nécessaire pour vaincre les résistances de frottement Si, dans ce cas, une grande largeur d'hystérésis est utilisée, cela se traduit par des mouvements propres du mécanis- me de réglage. Le frottement dépend, entre autres, de la position du mécanisme de réglage et en conséquence, la largeur d'hystérésis E est déposée dans le champ caractéristique en étant au moins dépendante de la position du mécanisme de réglage Pour de grandes positions du mécanisme de réglage, le frottement est habituellement élevé Dans ce cas, une largeur d'hys- térésis importante est nécessaire Pour une petite position de la tige de réglage, par contre, seule une petite largeur d'hystérésis est nécessaire car, dans ce cas, le frottement est réduit Lors de modifica- tions rapides de la position du mécanisme de réglage, la nouvelle valeur pour la largeur d'hystérésis E est immédiatement disponible à la sortie du second limi- teur 240. Dans une forme de réalisation simplifiée du système selon l'invention, on renonce à la mesure de la durée de la période Dans ce cas, la largeur d'hys- térésis est extraite d'un champ caractéristique en tant que fonction de différentes grandeurs caractéris- tiques du fonctionnement A cet effet, on utilise un champ caractéristique de précommande modifié 230, dans lequel sont déposées la largeur d'hystérésis en fonc- tion de la position du mécanisme de commande, la vitesse de rotation et d'autres grandeurs Un tel sys- tème peut être réalisé d'une façon particulièrement simple. Le régulateur de durée de la période qui a été décrit est avantageux dans le cas de mécanismes de réglage affectés de frottements, notamment lorsque le frottement a des valeurs différentes dans des points de fonctionnement différents et dans des états de fonctionnement différents. REVENDICATIONS 1. Système de réglage pour un mécanisme de réglage ( 50) affecté de frottements dans un véhicule automobile, avec un premier régulateur ( 10) et un régulateur à deux positions ( 40) branché à la suite, le premier régulateur ( 10) comparant une première grandeur qui caractérise la position effective du mécanisme de réglage (UI) avec une deuxième grandeur qui caractérise la position souhaitée du mécanisme de réglage (US) et calcule au moins une grandeur d'entrée pour le régulateur à deux positions ( 40) branché à la suite, système de réglage caractérisé en ce que le régulateur à deux positions ( 40) comporte une largeur d'hystérésis (E) variable qui est susceptible d'être commandée en fonction de grandeurs caractéristiques de fonctionnement. 2. Système de réglage selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier régulateur est réalisé sous forme numérique et comprend un régu- lateur de position et/ou un régulateur de durée de périodes. 3. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le régulateur de position délivre la valeur de consi- gne du courant pour un régulateur à deux positions. 4. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des grandeurs, écart de réglage, tension de batterie, vitesse de rotation ou température du carbu- rant, influence les paramètres de réglage du régula- teur de positions. 5. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le régulateur de durée de périodes délivre la largeur d'hystérésis E. 6. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le régulateur de durée de périodes a, de préférence, un comportement I et que son signal de sortie est suscep- tible d'être limité. 7. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu à côté du signal de sortie du régulateur de durée de périodes, une précommande dépendant de la position du mécanisme de réglage a une influence sur la largeur d'hystérésis. 8. Système de réglage selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la position du mécanisme de réglage est ramenée à l'en- trée du régulateur à deux positions par l'intermédiai- re d'un organe analogique D.