Brevet FR2697784A1 — publié le 19940513

Procédé et dispositif de commande pour augmenter le ralenti d'un véhicule marchant au point mort La présente invention concerne, d'une manière générale, un procédé et un dispositif pour éviter la détérioration d'un moteur et d'une transmission d'un véhicule et, plus particulièrement, un procédé et un dispositif pour contrôler la vitesse du moteur lorsque le véhicule marche au point mort. Dans le domaine des véhicules de travaux et, notamment, en ce qui concerne les camions utilisés dans les exploitations minières, on a constaté que les conducteurs des véhicules descendent couramment des pentes avec la transmission au point mort et la pédale d'accélérateur complètement relâchée Cependant, du fait que les systèmes de refroidissement et de lubrification de la transmission fonctionnent à des rythmes commandés par la vitesse du moteur, la marche du véhicule dans les conditions décrites ci-dessus peut entraîner un refroidissement et une lubrification insuffisants En outre, une usure excessive de la transmission peut se produire lorsque le conducteur réembraye la transmission, en raison du différentiel de vitesse relativement élevé entre les éléments planétaires de la transmission. La présente invention a pour but de remédier aux problèmes indiqués cidessus en proposant un régulateur qui augmente la vitesse du moteur jusqu'à un niveau prédéterminé, lorsque la transmission est au point mort et que la vitesse du véhicule est supérieure à une valeur présélectionnée. Conformément à l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un dispositif de commande pour un véhicule équipé d'un moteur accouplé avec une transmission pourvue de plusieurs rapports d'engrenage et adapté pour entraîner celle-ci Le dispositif de commande comporte un organe destiné à produire un signal de rapport d'engrenage correspondant au rapport d'engrenage réel de la transmission. Un détecteur de vitesse est adapté pour détecter la vitesse du véhicule et pour produire un signal de vitesse de véhicule Un régulateur est conçu pour recevoir le signal de rapport d'engrenage et le signal de vitesse de véhicule, pour traiter le signal de rapport d'engrenage afin de déterminer si la transmission est au point mort, pour comparer le signal de vitesse de véhicule à un seuil présélectionné, et pour régler une vitesse de moteur à une valeur présélectionnée, lorsque la transmission est au point mort et que la vitesse du véhicule est supérieure ou égale au seuil présélectionné. Ce qui précède ainsi que d'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de commande pour véhicule, comportant la présente invention; et la figure 2 est un organigramme logiciel pour la mise en oeuvre de certains aspects de la présente invention. La présente invention va être décrite tout d'abord en référence à la figure 1 La figure 1 est une représentation schématique d'un groupe moteur de véhicule 10 auquel la présente invention peut être appliquée Le groupe moteur 10 est équipé d'un moteur 12 et d'une transmission automatique 14 La présente invention a été développée pour une transmission comportant un point mort, plusieurs rapports d'engrenage avant et un rapport d'engrenage arrière; toutefois, elle peut être facilement adaptée à des configurations de transmission différentes En outre, il faut bien comprendre que la présente invention peut être utilisée en association avec des transmissions manuelles L'entrée de la transmission 14 est reliée au moteur 12 et entraînée par celui-ci par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple 18 équipé d'un embrayage à verrouillage 20 La sortie de la transmission 14 est reliée à un arbre 22 et adaptée pour entraîner celuici en rotation L'arbre 22 est lui-même relié à une roue 26 en contact avec le sol et adapté pour entraîner celle-ci, afin de propulser ainsi le véhicule De cette manière, un couple moteur ou une énergie motrice est transmis(e) à la roue 26 avec un rapport de vitesse prédéterminé. Une pompe de lubrification (non représentée) est accouplée avec le moteur et entraînée par celui-ci à une vitesse proportionnelle à la vitesse du moteur La pompe de lubrification est située à l'intérieur du convertisseur de couple et entraînée à une vitesse fonction de la vitesse d'entrée du convertisseur de couple, c'est-à-dire de la vitesse du moteur La pompe de lubrification fait circuler un fluide à travers des passages prévus dans la transmission 14 et dans le convertisseur de couple 18, pour ainsi lubrifier et refroidir tous les engrenages, roulements et joints d'étanchéité existants à la fois dans le convertisseur de couple et dans la transmission. Un dispositif de commande de véhicule 30 comporte des régulateurs de moteur et de transmission 32, 34 qui se présentent sous la forme de microprocesseurs séparés, adaptés pour communiquer par l'intermédiaire d'-une liaison de données 36 Comme cela apparaîtra d'une manière évidente pour l'homme de l'art, de nombreux microprocesseurs disponibles sur le marché peuvent être adaptés pour remplir les fonctions des régulateurs de moteur et de transmission Toutefois, les microprocesseurs sont de préférence des microprocesseurs de la série MC 68 HC 11 fabriqués par Motorola, Inc à Schaumburg, Illinois Il faut comprendre que les deux régulateurs peuvent facilement se présenter sous la forme d'un microprocesseur unique sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Le régulateur de transmission 34 est adapté pour recevoir des entrées qui comprennent un signal de vitesse de véhicule, et pour effectuer des changements de vitesse dans la transmission 14 en réponse aux signaux reçus et conformément à une stratégie de changement de vitesse prédéterminée, comme cela est courant dans la technique A cet effet, la transmission 14 est pourvue de solénoïdes de changement de vitesse vers le haut et de changement de vitesse vers le bas Le régulateur 34 délivre sélectivement des signaux de commande à ces solénoïdes pour déclencher des opérations de changement de vitesse Un actionnement de l'un des solénoïdes de changement de vitesse 40 déplace une soupape de sélection rotative (non représentée) vers une position correspondant à la nouvelle vitesse Lorsque la soupape de sélection est repositionnée de cette manière, la transmission débraye automatiquement la nouvelle vitesse et embraye la nouvelle vitesse, comme cela est courant dans la technique Le régulateur de transmission 34 est également relié électriquement à l'embrayage à verrouillage 20 pour contrôler son accouplement et son désaccouplement pendant un changement de vitesse, conformément à une stratégie présélectionnée. Un sélecteur d'engrenage ou de vitesse (non représenté) est prévu pour indiquer un rapport d'engrenage de transmission voulu et une direction de déplacement voulue Il faut bien comprendre que le sélecteur d'engrenage peut se présenter sous la forme de n'importe quel dispositif ou de n'importe quelle combinaison de dispositifs, capable de fournir un signal électrique permettant d'indiquer un rapport d'engrenage voulu et une direction de déplacement voulue Par exemple, le sélecteur d'engrenage peut se présenter sous la forme d'un levier mobile comportant une position de point mort, plusieurs positions d'engrenage en marche avant et une position de marche arrière Un détecteur (non représenté), tel qu'un commutateur ou un potentiomètre, est adapté pour détecter la position du sélecteur d'engrenage et pour produire un signal de rapport d'engrenage voulu en réponse à la position du sélecteur Le signal de rapport d'engrenage voulu est fourni au régulateur de transmission 34, comme cela est indiqué sur la figure 1 Lorsque la vitesse du véhicule augmente, le régulateur de transmission 34 effectue des changements de vitesse conformément au schéma de changement de vitesse préétabli, jusqu'à ce que le rapport d'engrenage voulu soit atteint. Un détecteur de rapport d'engrenage réel 41 est prévu pour détecter le rapport d'engrenage de transmission réel et pour produire un signal de rapport d'engrenage réel De préférence, le détecteur 41 se présente sous la forme d'une combinaison de commutateurs adaptés pour détecter la position de la soupape de sélection rotative et pour produire, comme le comprendra l'homme de l'art, un seul code pour chaque rapport d'engrenage de transmission Le régulateur de transmission 34 possède une entrée adaptée pour recevoir le signal de rapport d'engrenage réel. Le régulateur de moteur 32 est adapté pour recevoir des paramètres de fonctionnement comprenant un signal N O p de vitesse voulue par le conducteur et un signal de vitesse de moteur réelle NA et pour, en réponse, régler la vitesse du moteur selon un système de commande en boucle fermée A cet effet, le dispositif de commande comporte un détecteur de position de pédale (non représenté) adapté pour produire un signal électrique en réponse à la position de la pédale d'accélérateur L'un des détecteurs de position appropriés pour remplir cette fonction est décrit dans le brevet américain no 4 915 075 délivré au nom de Brown le 20 mars 1989 En outre, le dispositif de commande comporte un détecteur de moteur 42 adapté pour détecter la vitesse du moteur et pour produire un signal de vitesse de moteur De préférence, le détecteur de vitesse de moteur 42 se présente sous la forme d'un détecteur magnétique adapté pour produire un signal correspondant à la vitesse de rotation du moteur 12 L'un des détecteurs appropriés est décrit dans le brevet américain N O 4 972 332 délivré au nom de Luebbering et consorts le 20 novembre 1990 Le détecteur décrit dans ce brevet est capable de déterminer la vitesse, la position angulaire et le sens de rotation d'un arbre rotatif. Le régulateur de moteur 32 traite les signaux reçus pour produire un signal de commande d'injection de carburant Ifuel en vue de régler la fourniture de carburant au moteur en réponse à une différence (c'està-dire une erreur) entre les signaux de vitesse de moteur voulue et réelle et conformément à un schéma de puissance en chevaux (non représenté), comme cela est courant dans la technique De préférence, la vitesse de moteur réelle est réglée pour correspondre à la vitesse de moteur voulue à l'aide d'une boucle de commande proportionnelle, intégrale et différentielle (PID) Bien qu'une boucle PID soit préférée, il faut bien comprendre que la présente invention peut facilement être adaptée pour être utilisée avec d'autres stratégies de commande, telles qu'une commande proportionnelle et intégrale. Le signal de commande d'injection est délivré à des unités d'injection de carburant commandées par solénoïdes 44 a à 44 d associées à des cylindres individuels 45 a à 45 d (dont quatre sont représentés à titre d'illustration) du moteur 12. La durée du signal de commande d'injection correspond au temps de marche du solénoïde, pour ainsi contrôler la durée pendant laquelle l'injecteur 44 délivre du carburant au cylindre 45 associé pendant le cycle de combustion Les injecteurs de carburant commandés par solénoïdes de ce type sont bien connus dans la technique, et l'on comprendra que n'importe lesquels d'entre eux peuvent être utilisés en association avec la présente invention L'un des injecteurs de carburant commandés par solénoïdes appropriés est représenté dans le brevet américain n' 4 219 154 délivré le 26 août 1980 au nom de Douglas A Luscomb Ce document décrit un ensemble injecteur à actionnement hydraulique, commandé par solénoïde Un autre solénoïde adapté est représenté dans le brevet américain N O 4 653 455 délivré le 31 mars 1987 au nom de Eblen et consorts Ce document décrit un ensemble injecteur à actionnement mécanique, commandé par solénoïde. Normalement, la vitesse voulue est réglée sur le signal N 0, de vitesse voulue par le conducteur, produit par le détecteur de pédale d'accélérateur Cependant, pendant un changement de vitesse, la vitesse du moteur est réglée en réponse à un signal de vitesse de moteur voulue produit par le régulateur de transmission 34 et conformément à une stratégie présélectionnée appelée changement de vitesse avec commande d' admission des gaz (Control Throttle Shifting) (CTS). La stratégie CTS limite la vitesse du moteur pendant un changement de vitesse afin de réduire les couples de transmission et les charges thermiques de l'embrayage développés pendant ce changement de vitesse Pour mettre en oeuvre la stratégie CTS, le régulateur de transmission 34 comporte un schéma CTS stocké dans sa mémoire Pour chaque changement de vitesse, le schéma CTS fournit une temporisation CTS (CTSDELAY), une vitesse de moteur voulue CTS (CTSPEED), et une durée CTS (CTSDUR) CTSSPEED correspond à la vitesse voulue que le régulateur de moteur 32 doit utiliser pendant le changement de vitesse CTSDELAY correspond à une temporisation entre le début d'un changement de vitesse et le moment o le régulateur de moteur 32 doit commencer à régler le moteur sur CSTNA Ce moment est déterminé empiriquement et correspond approximativement au temps nécessaire à la transmission pour débrayer l'ancienne vitesse CTSDUR correspond au temps pendant lequel le régulateur de moteur 32 doit régler la vitesse du moteur sur la CTSSPEED Cette durée est déterminée empiriquement et correspond approximativement au temps nécessaire pour embrayer la nouvelle vitesse Ces valeurs sont transmises au régulateur de moteur 32 par l'intermédiaire de la liaison de données 36 au début d'un changement de vitesse. Lorsque le régulateur de moteur 32 reçoit les données CTS, il règle un dispositif de temporisation sur une valeur égale à CTSDELAY Lorsque ce dispositif arrive au bout de son temps, la vitesse de moteur voulue est réglée sur CTSSPEED. Le régulateur de moteur 32 règle la vitesse du moteur sur CTSSPEED pendant une durée égale à CTSDUR Une fois ce temps écoulé, la commande est ramenée à la pédale d'accélérateur. De préférence, la commande est ramenée à la pédale d'accélérateur d'une manière progressive ou par degré pour éviter des variations brutales de la vitesse du moteur Etant donné que cette stratégie ne fait pas partie de la présente invention, elle n'est pas expliquée plus en détail ici. Un mode de réalisation d'un logiciel utilisé pour programmer le régulateur de moteur 32 conformément à certains aspects de la présente invention va maintenant être expliqué en référence à la figure 2 La figure 2 est un organigramme illustrant un programme logiciel informatique destiné à mettre en oeuvre le mode de réalisation préféré de la présente invention Le programme représenté dans cet organigramme est particulièrement bien adapté pour être utilisé en association avec le microprocesseur MC 68 HC 11 et avec les organes associés décrit précédemment, bien que n'importe quel microprocesseur approprié puisse être utilisé pour mettre en oeuvre un mode de réalisation de la présente invention Cet organigramme constitue un modèle complet et exploitable du programme logiciel préféré, et a été réduit à une mise en pratique sur le système de microprocesseur de série Le programme logiciel peut être facilement codé à partir de cet organigramme détaillé à l'aide de la série d'instructions associées au système ou à l'aide des instructions de n'importe quels autres microprocesseurs conventionnels appropriés Le processus d'écriture d'un code logiciel à partir d'organigrammes comme ceux-ci constitue une simple étape mécanique pour l'homme de l'art. La figure 2 illustre un sous-programme d'augmentation de ralenti 200 susceptible d'être utilisé pour programmer le régulateur de moteur 32 afin d'augmenter la vitesse du moteur lorsque le véhicule marche au point mort à une vitesse de déplacement au sol supérieure à une vitesse présélectionnée. De préférence, le sous-programme s'exécute d'une manière continue à un rythme prédéterminé; toutefois, comme cela apparaîtra d'une manière évidente pour l'homme de l'art, il peut facilement être déclenché par interruption. Tout d'abord, dans la case 202, le régulateur 32 effectue une vérification pour déterminer si la transmission 14 est au point mort Plus précisément, le régulateur de transmission 34 est programmé pour transmettre un signal de rapport d'engrenage réel sur la liaison de données 36 De préférence, ce signal est généré en réponse au signal de rapport d'engrenage réel produit par le détecteur de rapport d'engrenage 41 Il faut comprendre que la présente invention peut être utilisée avec des transmissions comportant plusieurs soupapes électrohydrauliques pour commander des engrenages de transmission, par opposition à des solénoïdes de changement de vitesse vers le haut et vers le bas Dans une application de ce type, le détecteur de rapport d'engrenage réel peut être supprimé et le signal de rapport d'engrenage réel peut être produit en fonction de l'actionnement des solénoïdes de changement de vitesse. Lors de l'exécution de la case 202, le régulateur de moteur va lire le signal de rapport d'engrenage réel à partir de la liaison de données 36 Si la transmission 14 n'est pas au point mort, la commande est passée à la case 208 o la vitesse de moteur voulue ND est réglée à la valeur de la vitesse N O P voulue par le conducteur Cependant, si la transmission 14 est au point mort, la commande est passée à la case 204. A la case 204, le régulateur de moteur 32 compare le signal de vitesse de véhicule à un seuil prédéterminé Tl. Dans le mode de réalisation préféré, le seuil prédéterminé Tl correspond à une vitesse de véhicule de 10 miles à l'heure (environ 16 kilomètres à l'heure) Cette valeur est purement une question de choix de conception et ne doit pas servir à limiter la portée de l'invention Le régulateur de moteur 32 reçoit la valeur de la vitesse de sortie de la transmission à partir du régulateur de transmission 34 par l'intermédiaire de la liaison de données 36 Cette stratégie est utilisée pour réduire le nombre de détecteurs et/ou de circuits de conditionnement en surnombre nécessaires pour détecter les paramètres de commande Si la vitesse du véhicule est inférieure au seuil Tl, la commande est passée à la case 208. Cependant, si la vitesse du véhicule est supérieure au seuil Tl, la commande est passée à la case 210 o la vitesse de moteur voulue est réglée à une valeur présélectionnée. Conformément au mode de réalisation préféré, la valeur présélectionnée correspond à une vitesse de moteur de 1300 tr/m Cette valeur est déterminée empiriquement comme étant la vitesse nécessaire pour assurer une lubrification et un refroidissement suffisants dans toutes les conditions de fonctionnement Dans le mode de réalisation préféré, cette vitesse est constante Toutefois, on comprendra que cette vitesse peut être facilement adaptée pour varier en fonction de la vitesse au sol. La commande est ensuite passée à la case 212 o le signal d'injection est calculé afin de régler la vitesse de moteur réelle en fonction de la vitesse de moteur voulue définie dans la case 208 ou la case 210 La régulation de la vitesse du moteur en fonction de la boucle de commande 200 permet d'assurer une lubrification et un refroidissement suffisants lorsque le véhicule marche au point mort à des vitesses au sol élevées. Bien que la description qui précède ait porté sur un mode de réalisation préféré de la présente invention, il est bien entendu que celle-ci n'est pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande ( 30) pour un véhicule équipé d'un moteur ( 12) accouplé avec une transmission ( 14) et adapté pour entraîner la transmission ( 14) qui possède plusieurs rapports d'engrenage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 41) destinés à produire un signal de rapport d'engrenage correspondant au rapport d'engrenage de transmission réel; un détecteur de vitesse adapté pour détecter une vitesse de véhicule et pour produire un signal de vitesse de véhicule; et un premier régulateur ( 32) adapté pour recevoir le signal de rapport d'engrenage et le signal de vitesse de véhicule, pour traiter le signal de rapport d'engrenage afin de déterminer si la transmission ( 14) est au point mort, pour comparer le signal de vitesse de véhicule à un seuil présélectionné (Tl), et pour régler une vitesse de moteur à une valeur présélectionnée lorsque la transmission ( 14) est au point mort et que la vitesse du véhicule est supérieure ou égale au seuil présélectionné (Tl). 2 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission ( 14) est une transmission manuelle. 3 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un second régulateur ( 34) adapté pour détecter au moins un paramètre de fonctionnement et pour produire des signaux de commande de transmission en réponse au paramètre détecté et en fonction d'un schéma de changement de vitesse prédéterminé; et un organe ( 40) destiné à recevoir le signal de commande de transmission et à établir automatiquement un rapport d'engrenage de transmission particulier en réponse au signal de commande de transmission; et en ce que le signal de rapport d'engrenage est produit en réponse au signal de commande de transmission. 4 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également un détecteur ( 41) adapté pour détecter un rapport d'engrenage de transmission réel et pour produire le signal de rapport d'engrenage. Dispositif de commande ( 30) pour un véhicule équipé d'un moteur ( 12) accouplé avec une transmission automatique ( 14) et adapté pour entraîner la transmission automatique ( 14) qui possède plusieurs rapports d'engrenage de transmission, dispositif de commande qui comporte également un organe d'actionnement ( 40) destiné à recevoir des signaux de commande de transmission et à établir automatiquement un rapport d'engrenage particulier en réponse à un signal de commande de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de transmission ( 34) adapté pour détecter au moins un paramètre de fonctionnement et pour produire des signaux de commande de transmission en réponse au paramètre détecté et en fonction d'un schéma de changement de vitesse prédéterminé, le régulateur de transmission ( 34) étant également adapté pour produire un signal de rapport d'engrenage réel; un détecteur de vitesse de moteur ( 42) adapté pour détecter une vitesse de moteur et pour produire un signal de vitesse de moteur réelle (NA); des moyens pour produire un signal de vitesse de moteur voulue (ND); et un régulateur de moteur ( 32) adapté pour recevoir le signal de rapport d'engrenage réel, le signal de vitesse de moteur voulue (ND) et le signal de vitesse de véhicule, pour traiter le signal de rapport d'engrenage afin de déterminer si la transmission ( 14) est au point mort, pour comparer le signal de vitesse de véhicule à un seuil présélectionné (Tl), pour régler une vitesse de moteur en réponse au signal de vitesse de moteur voulue (ND) si la transmission ( 14) n'est pas au point mort ou si la vitesse du véhicule est supérieure au seuil présélectionné (Tl) et pour régler la vitesse du moteur à une valeur présélectionnée lorsque la transmission ( 14) est au point mort et que la vitesse du véhicule est supérieure ou égale au seuil présélectionné (Tl). 6 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication , caractérisé en ce que les régulateurs de transmission et de moteur ( 34, 32) sont réalisés sous la forme de microprocesseurs séparés, reliés électriquement par une liaison de données ( 36). 7 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le régulateur de transmission ( 34) produit le signal de rapport d'engrenage réel en réponse au signal de commande de transmission. 8 Dispositif de commande ( 30) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte également un détecteur ( 41) adapté pour détecter un rapport d'engrenage de transmission réel et pour produire le signal de rapport d'engrenage; et en ce que le régulateur de transmission ( 34) est adapté pour recevoir le signal de rapport d'engrenage à partir du détecteur ( 41) et pour le transmettre au régulateur de moteur ( 32) par l'intermédiaire de la liaison de données ( 36). 9 Procédé pour commander un moteur ( 12) accouplé avec une transmission ( 14) et adapté pour entraîner la transmission ( 14) qui possède plusieurs rapports d'engrenage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à détecter le rapport d'engrenage de transmission et à produire un signal de rapport d'engrenage; à détecter une vitesse de véhicule et à produire un signal de vitesse de véhicule; à traiter le signal de rapport d'engrenage pour déterminer si la transmission ( 14) est au point mort; à comparer le signal de vitesse de véhicule à un seuil présélectionné (Tl); et à régler une vitesse de moteur à une valeur présélectionnée lorsque la transmission ( 14) est au point mort et que la vitesse du véhicule est supérieure ou égale au seuil présélectionné (T 1). Procédé pour commander un moteur ( 12) accouplé avec une transmission ( 14) et adapté pour entraîner la transmission ( 14) qui possède plusieurs rapports d'engrenage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à détecter le rapport d'engrenage de transmission et à produire un signal de rapport d'engrenage; à détecter une vitesse de véhicule et à produire un signal de vitesse de véhicule; à traiter le signal de rapport d'engrenage pour déterminer si la transmission ( 14) est au point mort; à comparer le signal de vitesse de véhicule à un seuil présélectionné (Tl); à régler une vitesse de moteur en réponse à un signal de vitesse de moteur voulue (ND) si la transmission ( 14) n'est pas au point mort ou si la vitesse du véhicule est supérieure au seuil présélectionné (Tl); et à régler la vitesse du moteur à une valeur présélectionnée si la transmission ( 14) est au point mort et si la vitesse du véhicule est supérieure ou égale au seuil présélectionné (Tl).