Brevet FR2712928A1 — publié le 19950602

l " Procédé et dispositif pour commander un moteur à combus- tion interne " Etat de la technique: L'invention concerne un procédé pour commander un moteur à combustion interne: - dans lequel on amène à une unité de commande au moins un signal d'un commutateur qui modifie sa position de commutation dans des positions prédéterminées d'un élément mobile ainsi qu'au moins un signal de position représentant la position de l'élément, - et on forme à partir du signal de commutation une information correspondante de commutation. L'invention concerne également un dispositif pour commander un moteur à combustion interne comprenant un élé- ment mobile, un commutateur dont la position de commutation varie dans une position prédéfinie de l'élément, un capteur de position pour détecter la position de l'élément, et une unité de commande pour commander le moteur à combustion in- terne au moins en fonction d'une information de commutation délivrée à partir du signal de commutation du commutateur et le signal de position. En relation avec la commande des moteurs à com- bustion interne, on monte des commutateurs qui sont reliés à un élément mobile par exemple une pédale d'accélérateur ou un organe de réglage de la puissance, (clapet d'étran- glement, pompe d'injection) et dont la position de commuta- tion varie dans au moins une situation prédéfinie, en par- ticulier dans une position prédéterminée ou une zone de po- sition de l'élément, en passant de l'état ouvert à l'état fermé ou inversement. En fonction de la position de commu- tation, on sélectionne et on active alors la fonction de commande du moteur à combustion interne, par exemple la ré- gulation du ralenti, la coupure d'alimentation ou poussée, l'enrichissement à pleine charge, etc. Une ouverture et une fermeture consécutive, un "flottement" de la position de commutation, par exemple quand l'élément se trouve au point de basculement ou quand, dans le cas d'un interrupteur.à butée, l'interrupteur frappe à grande vitesse contre la bu- tée, influenceraient alors de façon négative le fonctionne- ment de la commande du moteur à combustion interne. L'invention a, en conséquence pour but d'amélio- rer le fonctionnement d'une commande de moteur à combustion interne avec un aperçu sur le signal du commutateur. A cet effet l'invention concerne un procédé ca- ractérisé en ce que: - l'information de commutation est affectée d'une hystérésis par rapport au signal de commutation. L'invention concerne également un dispositif ca- ractérisé en ce que l'information de commutation est affec- tée d'une hystérésis par rapport au signal de commutation, hystérésis qui est formée sur la base du signal de posi- tion. Une utilisation préférée du procédé selon l'in- vention concerne la commande du ralenti du moteur à combus- tion interne au moyen d'un dispositif d'ajustement (élément mobile) pour un élément de réglage de la puissance avec un commutateur de ralenti comme décrit par exemple dans le do- cument EP 378 627 B1 (Brevet US 5 031 595). L'élément de réglage est dans ce cas relié au moyen d'une liaison méca- nique à la pédale d'accélérateur et est actionné par le conducteur. Le dispositif de réglage comprend dans ce cas au moins un commutateur dont la position de commutation se modifie quand on applique l'élément de réglage sur le dis- positif d'ajustement. Quand l'élément de réglage est appli- qué, on part du fait que grâce à l'exploitation du signal du commutateur, le conducteur a lâché la pédale d'accéléra- teur, qu'on est en présence d'un désir de ralenti et qu'il y a lieu d'activer la régulation du ralenti. La régulation du ralenti règle la position de l'élément de réglage ou celle du dispositif d'ajustement dans le cadre d'un circuit de réglage de position dans le sens d'un rapprochement de la vitesse de rotation réelle d'une vitesse de rotation de consigne prédéfinie. Un capteur de position détecte dans ce cas la position de l'élément de réglage. Même dans ce cas, on rencontre les inconvénients mentionnés ci-dessus, en particulier quand on accélère légèrement ou lors de la re- tombée rapide de l'élément de réglage sur le dispositif d'ajustement. Avantages de l'invention: La manière de procéder selon l'invention améliore la commande d'un moteur à combustion interne, car un signal de commutation délivré par un commutateur est stabilisé. De cette façon, on supprime un branchement involontaire du si- gnal de commutation de même qu'on réduit nettement la fré- quence de commutation lors de la fermeture du commutateur à grande vitesse. De façon générale, on constate que grâce à la ma- nière de procéder selon l'invention, on réduit de façon ef- ficace le rebondissement du commutateur et de cette façon le flottement du signal de commutation. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: - lors de l'ouverture du commutateur, on met en mémoire la dernière valeur de la position qu'on avait avant l'ouverture, - la valeur de position mise en mémoire est modi- fiée d'un montant prédéterminé d'hystérésis, - on sait que le commutateur est ouvert quand la valeur actuelle de position dépasse la valeur de position mise en mémoire, modifiée, du montant d'hystérésis, - on active l'hystérésis en fonction de l'ouver- ture ou de la fermeture du commutateur, - le commutateur est un commutateur mécanique exempt d'hystérésis, - l'élément mobile est un élément de réglage, une butée mobile ou une manette, et le commutateur est un com- mutateur de ralenti ou un commutateur de pleine charge, en particulier un commutateur de ralenti qui indique l'appli- cation de l'élément de réglage (clapet d'étranglement) à un dispositif d'ajustage (régleur de ralenti), - la vitesse de rotation de ralenti du moteur à combustion interne est commandée au moyen de l'élément de réglage, - l'information de commutation est affectée d'une hystérésis par rapport au signal de commutation, hystérésis qui est formée sur la base du signal de position. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma par blocs d'un système de commande pour un moteur à combustion interne se- lon un cas préféré d'application de la manière de procéder selon l'invention; - la figure 2 est un schéma par blocs de la ma- nière de procéder selon l'invention; - la figure 3 est un diagramme précisant la ma- nière de procéder selon l'invention; et - la figure 4 montre finalement le déroulement des signaux pour préciser le mode d'action de la manière de procéder selon l'invention. Description des formes de réalisation: La figure 1 montre un schéma par blocs d'un sys- tème de commande pour un moteur à combustion interne avec un dispositif d'ajustage qui, quand on relâche la pédale d'accélérateur est en liaison opérationnelle avec un élé- ment de réglage. Dans ce cas, on a désigné par la référence une unité de commande, à laquelle sont amenées les li- gnes d'entrée 12 à 14 à partir des dispositifs de mesure 16 à 18. Une ligne de sortie 20 conduit à un dispositif d'ajustage 22 faisant partie dans un exemple préféré de réalisation, d'un moteur 24 et d'une butée mobile 26. En outre, on prévoit un élément de réglage 28 qui est, dans un exemple préféré de réalisation, le clapet d'étranglement disposé dans un système d'aspiration d'air non représenté d'un moteur à combustion interne non représenté. L'élément de réglage 28 est relié au moyen d'une liaison mécanique 30 à un organe de commande 32 pouvant être actionnée par le conducteur, de préférence une pédale d'accélérateur. En ou- tre, une liaison 34 va de l'élément de réglage 28 à un pre- mier capteur de position 36, dans un exemple préféré de réalisation un potentiomètre, dont la ligne de sortie 38 va à l'unité de commande 10. Dans un exemple de réalisation préféré, on détecte la position du dispositif d'ajustage 22 au moyen d'un capteur de position 40 relié, comme représen- té en tirets, à la butée mobile 26, capteur dont la ligne de sortie 42 va également à l'unité de commande 10. En ou- tre, on prévoit des lignes de sortie 44 qui vont aux orga- nes de réglage 46 pour influencer d'autres grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne comme le do- sage du carburant et/ou le réglage de l'instant de l'allu- mage. En outre, on prévoit un commutateur 50 dont, lors de l'application de l'élément de réglage 28 sur la butée mo- bile 26 du dispositif d'ajustage 22, la position de commu- tation varie et passe de préférence sur la position fermée et dont la ligne de sortie 52 va à l'unité de commande 10. Le conducteur agit sur l'élément de réglage 28 et de cette façon sur, la puissance du moteur, au moyen de la pédale d'accélérateur et de la liaison mécanique 30. Le capteur de position 36 détecte la position de l'élément de réglage 28 et de cette façon celle de la pédale d'accéléra- teur 32, et délivre une valeur de mesure Upl par l'intermé- diaire de la ligne 38 allant à l'unité de commande 10. A l'unité de commande 10 sont amenées en outre, par les li- gnes 12 à 14, des grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne et/ou du véhicule, telles que par exem- ple la température du moteur, la vitesse de rotation du mo- teur, la tension de la batterie, le débit de l'air, l'état des appareils auxiliaires, etc. En outre l'unité de com- mande 10 détermine d'une manière connue, sur la base de la vitesse de rotation du moteur et du débit de l'air, la quantité de carburant à injecter et/ou l'angle de came, des signaux correspondants étant délivrés par l'intermédiaire de la ligne 44 à un injecteur ou à un distributeur d'allu- mage. En cas de ralenti, quand le conducteur a relâché complètement ou presque la pédale d'accélérateur 32, l'élé- ment de réglage 28 repose sur la butée mobile 26 du dispo- sitif d'ajustage 22, c'est-à-dire que le dispositif d'ajustage et l'élément de réglage sont en liaison opéra- tionnelle l'un avec l'autre. Dans cette situation de fonc- tionnement, le commutateur 50 est fermé et un signal correspondant à la position de commutation est amené par l'intermédiaire de la ligne 52 à l'unité de commande 10. Pour régler le passage au ralenti de l'élément de réglage 28, en particulier pour régler la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, on envoie à l'unité de com- mande 10 les grandeurs de fonctionnement mentionnées ci- dessus, une valeur de consigne pour la vitesse de rotation du moteur étant formée sur la base de la température du mo- teur, de l'état des appareils auxiliaires, etc., on met celle-ci en relation avec la valeur réelle de la vitesse de rotation du moteur et on convertit la différence entre les deux valeurs, selon une stratégie de réglage prédéfinie, en une valeur de consigne (valeur de consigne de la position, valeur de consigne du débit de l'air, ou valeur de consigne de la tension) pour l'élément de réglage 28 ou la butée 26. Cette valeur de consigne est à son tour mise en relation, dans un exemple de réalisation préféré, avec la valeur de position amenée par l'intermédiaire de la ligne 38 en ce qui concerne la position de l'élément de réglage 28 (ou dans d'autres exemples de réalisation. avec la valeur four- nie par le capteur de position 40). En fonction de la dif- férence entre la position de consigne et la position réelle, une unité de réglage forme selon une stratégie de réglage prédéfinie un signal d'actionnement pour le dispo- sitif d'ajustage 22, signal qui est délivré par l'intermé- diaire de la ligne de sortie 20 et qui met le dispositif d'ajustage à la vitesse de rotation de consigne dans le sens d'un rapprochement avec la vitesse de rotation du mo- teur. La régulation décrite de la vitesse de rotation de ralenti est activée dans ce cas par la fermeture du com- mutateur 50, ce qui représente le souhait qu'a le conduc- teur de passer au ralenti. De façon alternative dans des exemples préférés de réalisation, on détecte le souhait de passer au ralenti en comparant les valeurs de position des capteurs de position 36 et 40. Le commutateur 50, sert dans des exemples de réalisation, à contrôler les résultats de la comparaison et/ou de signal redondant de ralenti en cas d'erreur. Le commutateur de ralenti 50 consiste dans ce cas en un commutateur de fin de course mécanique exempt d'hys- térésis, qui se ferme au point de contact de commutation lors de l'application de l'élément de réglage sur la butée, ou qui s'ouvre dans un autre exemple de réalisation. Lors de l'application de l'élément de réglage 28 sur la butée 26 à grande vitesse, il peut se produire, du fait de ce qu'on appelle un "rebondissement", une ouverture et une fermeture répétées du commutateur 50 et de cette façon un signal de commutation alternatif sur la ligne 52. En outre, par exem- ple en accélérant légèrement et/ou par des prises de ré- glage, l'élément de réglage peut toujours battre à nouveau contre la butée, si bien que l'on a une ouverture et une fermeture permanente du commutateur 50. Des situations de ce type conduisent à une activation et à une désactivation permanentes des fonctionnements, en particulier du réglage de la vitesse de rotation au ralenti, ce qui a pour consé- quence un comportement du véhicule altéré au ralenti et une vitesse de rotation du moteur qui oscille. On obtient une réduction de la fréquence de com- mutation ("rebondissement") pour améliorer le fonctionne- ment du système, en exploitant de façon appropriée le signal de commutation sur la ligne 52 et le signal sur la ligne 38 dans l'unité de commande 10. Ceci est représenté sur la figure 2 et la figure 3 à partir d'un schéma par blocs et d'un diagramme. L'idée de base est dans ce cas de superposer au signal de commutation sensiblement exempt d'hystérésis du commutateur 50, une hystérésis dérivée du signal fourni par le capteur de position 36 pour ramener à l'état initial l'information de ralenti, à l'aide de laquelle on réduit notablement la fréquence de l'information de ralenti. La figure 2 montre d'une manière fragmentaire l'unité de commande 10. A partir du commutateur 50 la ligne 52 arrive à l'entrée d'une bascule ou flip-flop 102. La sortie Q du flip-flop 102 (ligne 104) mène à un élément de mémoire 106 pour mettre en mémoire l'information de ralenti qui est exploitée par les programmes de commande. A partir de la ligne 52 une ligne 110 mène à un élément de déclen- chement de signal 111 dont la ligne de sortie 113 mène à un élément 115 d'échantillonnage et de maintien. On amène à l'élément 115 en outre une ligne 117 d'un élément de mé- moire 112 auquel est amenée à son tour la ligne 38 du cap- teur de position 36. La ligne de sortie 116 de l'élément 115 va à un point de combinaison 118 auquel est amenée la ligne 120 d'un élément de mémoire 122. La ligne de sortie 124 du point de combinaison 118 va à un élément de compa- raison 126 auquel en outre est amenée la ligne 38. La ligne de sortie 128 de l'élément de comparaison 126 va à l'entrée de remise à l'état initial du flip-flop 102. Lors de la fermeture du commutateur de ralenti , on met le niveau du signal sur la ligne 52 à un haut niveau, ce qui a pour conséquence de commander le flip-flop 102. La sortie Q passe alors sur un haut niveau. L'informa- tion de ralenti est mise dans l'élément 106. Si le commuta- teur de ralenti s'ouvre à nouveau, il se produit un flanc négatif et le potentiel sur la ligne 52 tombe au niveau bas. L'élément 111 déclenché par le flanc d'impulsion néga- tif est activé via la ligne 110, et cet élément 111 excite l'élément 115 au moyen d'une impulsion correspondante. Dans l'élément de mémoire 112, on met entre temps à des instants prédéfinis la valeur actuelle de la position en mémoire sur la ligne 38 et, à chaque instant, on recou- vre à nouveau de données. En activant l'élément 115, on prend en charge la valeur exacte mise en mémoire par l'élé- ment 115, on la conserve et on l'amène au point de combi- naison 118. Cette valeur correspond à la valeur de la position détectée en dernier avant l'arrivée des flancs né- gatifs; on ajoute à cette valeur, au point de combinaison 118, une valeur d'hystérésis (par exemple un incrément ou une valeur de tension qui correspond à une valeur de posi- tion prédéfinie, par exemple une déviation de 1 de l'élé- ment de réglage), dont on dispose dans l'élément 122, et on amène la somme des deux valeurs à l'élément de comparaison 126. Celui-ci produit sur la ligne 128 un signal de sortie quand la valeur actuelle de la position est plus grande sur la ligne 38 que la valeur de position mise entre temps en mémoire et augmentée de la largeur d'hystérésis. Si c'est le cas, le flip-flop ou bascule 102 est ramené à l'état initial, le niveau sur la ligne 104 tombe au niveau bas, et l'information de ralenti dans l'élément 106 est effacée. On met aussi entre temps en mémoire la position de ralenti de l'élément de réglage directement avant l'ou- verture du commutateur de ralenti 50 par l'impulsion de dé- clenchement à flanc négatif du signal de commutation dans l'élément 115 et on l'augmente de la largeur d'hystérésis prédéfinie. Une remise à l'état initial de l'information de ralenti a lieu de cette façon par rapport à l'information correspondant au signal du commutateur avec une hystérésis prédéfinie, qui est formée sur la base de la position de ralenti de l'élément de réglage. Il est essentiel que la position de ralenti soit détectée lors de l'ouverture du commutateur. Lors de la fermeture du commutateur, l'élément de réglage peut être ouvert sur la position de ralenti par le dispositif d'ajus- tage (fonctionnement en dashpot). Une valeur trop grande de position serait détectée et à la fin de la phase de ralen- ti, quand l'élément de réglage est complètement fermé, il se produirait une hystérésis excessivement grande. En outre, il y a avantage à ce que la dernière valeur de la position de l'élément de réglage soit utilisée directement avant d'ouvrir le commutateur. De cette façon, on remet à l'état initial en temps utile l'information de ralenti. La manière de procéder qui vient d'être exposée peut être utilisée de manière avantageuse dans le cas d'au- tres dispositions de commutateurs, par exemple dans le cas d'un commutateur de pédale d'accélérateur (commutateur de ralenti et/ou de pleine charge) ou dans le cas d'un commu- tateur de clapet d'étranglement (ralenti et/ou pleine ]! charge) dans des systèmes avec canal de dérivation servant à la régulation du ralenti, sous réserve que l'on ait de façon continue au moins une information de la position con- cernant l'élément mobile (pédale d'accélérateur, clapet d'étranglement). L'information continue de position peut être dans ce cas d'une manière avantageuse, en plus d'un signal de potentiomètre ou du signal d'un capteur de position sans contact, aussi un signal qui représente une mesure de l'ar- rivée d'air au moteur et de cette façon indirectement la position de l'élément de réglage ou du levier de commande. En outre, il est avantageux que la largeur d'hys- térésis soit prédéfinie en fonction des grandeurs de fonc- tionnement telles que la température du moteur, la température extérieure de l'air, la tension de la batterie etc. pour ajuster ainsi la manière de procéder aux condi- tions marginales variables. A partir du diagramme représenté à la figure 3, on va expliciter davantage la manière de procéder selon l'invention. La partie de programme représentée à la figure 3 est initiée quand on détecte un flanc négatif dans le si- gnal du commutateur de ralenti selon la séquence d'interro- gation 200. Ensuite au cours de la séquence suivante 202, on prend en charge la valeur de la position existant lors du dernier processus de détection avant l'arrivée du flanc négatif et mise en mémoire DK (N-1). Au cours de la sé- quence 204 qui suit on forme la valeur DK0 à partir de la valeur mise en mémoire DK plus une valeur d'hystérésis del- ta, qui peut être fonction de grandeurs de fonctionnement. Ensuite au cours de la séquence 206, on recueille les va- leurs actuelles de la position DK et au cours de la sé- quence d'interrogation 208, on vérifie si la valeur actuelle détectée DK est plus grande que la valeur de seuil DKO. Si ce n'est pas le cas, on répète la partie du pro- gramme à partir de la séquence 206. Si l'on détecte que se- lon la séquence 208 la valeur détectée de la position est plus grande que la valeur de seuil déterminée, on remet à l'état initial au cours de la séquence 212 l'information de ralenti et la partie du programme est terminée. Le renouvellement d'une fermeture du commutateur se produisant pendant le déroulement de la partie du pro- gramme selon la figure 3 interrompt cette partie de pro- gramme qui est à nouveau appelée par le renouvellement d'un flanc négatif. Une remise à l'état initial de l'information de ralenti n'est donc possible que dans le cas d'un flanc né- gatif et du déplacement ensuite de la valeur limite mise en mémoire DKO. Un flottement du signal de commutation ou un rebondissement ne conduisent pas à la remise à l'état ini- tial. La figure 4 montre des déroulements caractéristi- ques de signaux pour illustrer la manière de procéder selon l'invention. Dans ce cas, sur les figures 4a à 4c on a por- té en horizontale respectivement le temps. La figure 4a montre la position DK, la figure 4b le déroulement du si- gnal de commutation 5 du commutateur de ralenti, tandis que la figure 4c représente le parcours de l'information de ra- lenti 44. On part de la situation suivante. Le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, l'élément de réglage re- tombe sur la butée. Sur la figure 4a, on a représenté le parcours correspondant du signal de position DK. A l'ins- tant to le commutateur de ralenti se ferme (voir figure 4b) l'information de ralenti est mise conséquence à l'instant to. Du fait du heurt rapide de l'élément de réglage sur la butée, celui-ci rebondit plusieurs fois jusqu'à ce qu'il ait pris sa position de repos à l'instant tl, grâce à la limite prédéfinie DK0 qui est définie chaque fois lors de l'ouverture du commutateur et qui est représentée en tirets à la figure 4a, l'alternance continuelle du signal de com- mutation S selon la figure 4b provoquée par le rebondisse- ment, entre les instants to et tl, ne conduit à aucune mo- dification de l'information de ralenti 44 selon la figure 4c. A partir de l'instant t2, il se produit une ouverture et une fermeture involontaires du commutateur de ralenti par suite par exemple d'une légère accélération par le con- ducteur. Ces parcours correspondants de la valeur de posi- tion DK ainsi que du signal de ralenti LL sont représentés aux figures 4a et b. Grâce à la manière de procéder selon l'invention, il ne se produit toutefois aucune variation de l'information de ralenti entre les instants T2 et T3. Ceci a lieu seulement lors du dépassement de la ligne frontière DK0 représentée en tirets par la valeur de position DK. On détecte le dépassement et on ramène à l'état initial l'in- formation de ralenti à l'instant T3 selon la figure 4c. En plus de l'association représentée du niveau positif pour un commutateur ouvert la manière de procéder selon l'invention s'applique de façon analogue aussi dans le cas d'une association inverse de niveau. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé pour commander un moteur à combustion interne: - dans lequel on amène à une unité de commande au moins un signal d'un commutateur qui modifie sa position de commutation dans des positions prédéterminées d'un élément mobile ainsi qu'au moins un signal de position représentant la position de l'élément, - et on forme à partir du signal de commutation une information correspondante de commutation, procédé caractérisé en ce que.: - l'information de commutation est affectée d'une hystérésis par rapport au signal de commutation. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'ouverture du commutateur, on met en oeuvre la dernière valeur de la position qu'on avait avant l'ouverture. 3 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la valeur de position mise en mémoire est modifiée d'un montant prédéterminé d'hysté- résis. 4 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'on sait que le commutateur est ouvert quand la valeur actuelle de position dépasse la valeur de position mise en mémoire, modifiée, du montant d'hystérésis. ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'on active l'hystérésis en fonction de l'ouverture ou de la fermeture du commutateur. 6 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le commutateur est un commu- tateur mécanique exempt d'hystérésis. 7 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'élément mobile est un élé- ment de réglage, une butée mobile ou une manette, et le commutateur est un commutateur de ralenti ou un commutateur de pleine charge, en particulier un commutateur de ralenti qui indique l'application de l'élément de réglage (clapet d'étranglement) à un dispositif d'ajustage (régleur de ra- lenti). 8 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de ra- lenti du moteur à combustion interne est commandée au moyen de l'élément de réglage. 9 ) Dispositif pour commander un moteur à combus- tion interne comprenant un élément mobile (28), un commuta- teur (50) dont la position de commutation varie dans une position prédéfinie de l'élément (28), un capteur de posi- tion (36) pour détecter la position de l'élément (28), et une unité de commande (10) pour commander le moteur à com- bustion interne au moins en fonction d'une information de commutation délivrée à partir du signal de commutation du commutateur (50) et le signal de position, dispositif ca- ractérisé en ce que l'information de commutation est affec- tée d'une hystérésis par rapport au signal de commutation, hystérésis qui est formée sur la base du signal de posi- tion.