Brevet FR2719341A1 — publié le 19951103

I " Procédé et dispositif pour commander un élément utilisa- teur électromagnétique qui s'applique à la commande des électrovannes d'alimentation de moteur à combustion in- terne " Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un disposi- tif de commande d'un élément utilisateur électromagnétique, notamment d'une électrovanne qui influence la quantité de carburant à injecter dans un moteur à combustion interne, la durée de la commande de l'électrovanne se corrigeant par un temps de retard. De tels éléments utilisateurs électro- magnétiques servent notamment à commander le dosage du car- burant pour alimenter les moteurs à combustion interne. On connaît des procédés et des dispositifs pour commander la quantité de carburant à injecter. Dans de tels moyens, une électrovanne fixe la durée de l'injection. Dans le cas des électrovannes, il se passe un certain temps en- tre le point de commande de l'injection et la réaction de l'électrovanne. Or, ce temps est usuellement appelé retard ou temps de mise en oeuvre ou temps de chute de l'électro- vanne. Ce retard dépend notamment de la température de la bobine et de différents autres paramètres. Un temps de re- tard variable de l'électrovanne se traduit par une durée d'injection variable et ainsi une quantité de carburant in- jectée, variable. But de la présente invention La présente invention a pour but de créer un procédé et un dispositif de commande de la quantité de car- burant à injecter, pour en augmenter la précision. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce que le temps de retard est prédéterminé par la puissance à fournir à l'élément utilisateur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif étant caractérisé par des moyens qui prédéterminent le temps de retard en fonction de la puissance alimentant l'élément utilisateur. Avantages de l'invention Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'améliorer considérablement la précision du do- sage du carburant. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention le temps de retard est filtré suivant la re- lation: Tsi = Ts(i-1) + (Tscons - Ts(i-)) * A Tsi étant le temps de retard instantané, Ts(i-l) étant le temps de retard utilisé pour le calcul précédent, Tscons étant la valeur de consigne du temps de retard et A étant une constante. Dessins L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs du dispo- sitif selon l'invention, et - la figure 2 est un schéma par blocs, détaillé d'un mode de réalisation. Description des exemples de réalisation La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de l'exemple d'un dispositif de commande de la quan- tité de carburant à injecter dans un moteur à combustion interne. Toutefois l'invention n'est pas limitée à cette application; elle peut s'utiliser de manière générale lorsque la durée de commande d'un élément utilisateur élec- tromagnétique fixe une grandeur comme par exemple le débit d'un fluide traversant une électrovanne. La figure 1 montre les éléments principaux d'un dispositif de commande de la quantité de carburant à injec- ter, en utilisant l'exemple d'une commande de moteur à com- bustion interne. La référence 100 désigne une électrovanne. Une borne de l'électrovanne 100 est reliée à la borne Ubat de la tension d'alimentation. L'autre borne de l'électro- vanne 100 est reliée par l'intermédiaire d'un moyen de com- mutation 110 à la borne de masse de la tension d'alimen- tation. Le moyen de commutation 110 est commandé par une unité de commande 120. De plus, l'unité de commande 120 est reliée à la tension d'alimentation et à au moins un capteur 30 qui détecte un paramètre de fonctionnement. L'unité de commande comprend un moyen 122 pré- déterminant une quantité; ce moyen est au moins relié au capteur 130. Le moyen prédéterminant la quantité 122 four- nit un premier signal à un point de combinaison 124. La se- conde entrée du point de combinaison 124 reçoit le signal de sortie Tst d'une installation de correction 128. Le point de combinaison 124 attaque un étage de sortie 126 en lui fournissant la durée d'injection corrigée. L'étage de sortie 126 commande alors de façon correspondante le moyen de commutation. La figure 1 ne montre que les éléments princi- paux. C'est ainsi que l'on peut par exemple prévoir égale- ment une résistance de mesure qui détecte le courant traversant l'électrovanne. On peut également échanger l'or- dre du moyen de commutation 110 et de l'électrovanne 100. L'étage de sortie 126, le moyen prédéterminant la quantité 122 et le dispositif de correction 128 peuvent être réali- sés sous la forme d'un seul ensemble. Le moyen prédétermi- nant la quantité 122 est usuellement un appareil de commande du moteur qui commande la puissance que doit four- nir le moteur à combustion interne. Le moyen de commutation est réalisé de préfé- rence comme un transistor, en particulier un transistor à effet de champ. Pour des raisons de coût on utilise de préfé- rence des électrovannes fortement ohmiques. Dans de telles électrovannes, la partie principale de la puissance élec- trique consommée est convertie dans la bobine de l'électrovanne. Cela se traduit par une élévation signifi- cative de la température de l'électrovanne. Dans le cas de bobines dont la résistance dé- pend de la température, cela se traduit par une modifica- tion de la durée d'attraction et/ou du temps de chute en fonction de la température de la bobine. Comme la tempéra- ture dépend du rapport de travail de la commande de l'élec- trovanne, le rapport de travail influence également les temps de retard. Cela peut conduire, par variation de la quantité à injecter, à une émission inacceptable d'éléments polluants par le moteur à combustion interne. Selon l'invention, l'unité de commande 120 com- pense l'influence de la température de la bobine sur la quantité de carburant à injecter. Cette installation fonctionne de la manière suivante: Partant des conditions de fonctionnement détec- tées par les capteurs, le moyen prédéterminant la quantité à injecter 122 définit une durée d'injection de base T. Le point de combinaison 124 ajoute à cette durée d'injection de base T, le signal de sortie Tst de l'installation de correction 128. Le signal de sortie de l'installation de correction 128 correspond à la durée de retard Tst. Pour la durée qui correspond à la durée d'injection totale TG ainsi calculée, l'étage de sortie 126 fournit un signal de com- mande au moyen de commutation 110. L'étage de sortie 126 sollicite le moyen de commutation avec un signal cadencé qui possède un certain rapport de travail. Ce rapport de travail peut se prédéter- miner suivant différents états de fonctionnement. Selon l'invention, l'installation de correction 128 corrige l'influence de la température de la bobine sur la quantité de carburant à injecter. L'installation de cor- rection 128 est représentée de manière détaillée à la fi- gure 2. L'installation de correction 128 est réalisée comme suit: une première courbe caractéristique 200 reçoit un signal d'un moyen 210 prédéterminant le rapport de tra- vail. Le signal de sortie de la première courbe caractéris- tique 200 arrive alors dans un filtre 220. Le filtre reçoit en outre des signaux d'une mémoire 230 et d'un moyen prédé- terminant le temps de détection 240. La sortie du filtre est reliée à l'entrée de la mémoire 230 et avec un point de combinaison 250. Selon un mode de réalisation particulière- ment avantageux, la seconde entrée du point de combinaison 250 reçoit le signal de sortie d'un second champ de carac- téristiques 260; ce dernier reçoit comme grandeurs d'entrée les grandeurs de sortie d'un moyen prédéterminant la tension 270 (tension de fonctionnement). La grandeur de sortie du point de combinaison 250 constitue la grandeur de sortie de l'installation de correction 128. Cette installation de correction 128 fonctionne comme suit: Dans la première courbe caractéristique 200, le temps de retard de l'électrovanne dépend du rapport de tra- vail par lequel l'électrovanne 100 est commandée par l'étage de sortie 126. La relation entre le retard et le rapport de travail se détermine de manière expérimentale. Le retard ainsi défini est appliqué au filtre 220 qui tient compte de la variation de la température de la bobine en fonction du temps. Cela se fait de préférence suivant une fonction exponentielle selon le temps. Pour ce- la il est prévu de multiplier la différence du retard lu instantanément et du retard calculé suivant une trame de temps prédéterminée, par un coefficient constant A. Cette trame de temps fixe dépend du moyen 240 prédéterminant le temps de détection. Comme coefficient A on utilise de pré- férence un nombre positif inférieur à 1. Le filtrage se fait de préférence selon la relation suivante: Tsi =Ts(i-l) + (Tscons - Ts(i- l))* A Dans cette relation la grandeur Tsi est le re- tard instantané; la grandeur Ts(i-l) est le retard utilisé pour le calcul précédent; la grandeur Tscons est la valeur de consigne du retard. A est une constante. Le résultat obtenu est ajouté au temps de re- tard calculé dans le cycle précédent. Ce résultat constitue le nouveau retard utilisé pour la correction du temps d'injection; ce retard est enregistré de façon intermé- diaire dans la mémoire 230 pour servir pour le cycle de calcul suivant. Par un choix approprié de la trame de temps et de la grandeur A on peut adapter le dispositif à chaque électrovanne. Enfin, au point de combinaison 250 on effectue de préférence une correction additive suivant la tension d'alimentation. Pour cela, un second champ de caractéristi- ques 260 contient une valeur de correction dépendant de la tension d'alimentation Ubat. Cette correction complémen- taire est nécessaire notamment s'il y a des variations de tension dynamique importantes dans la tension d'alimen- tation, comme cela se produit par exemple à bord de véhicu- les automobiles. Dans ce cas, les variations du retard qui proviennent des variations de la tension d'alimentation ne doivent pas être éliminées par le filtre 220. Selon une réalisation de l'invention on peut également prévoir d'intégrer le second champ de caractéris- tiques 260 dans le premier champ de courbes caractéristi- ques 200. Cela signifie que le premier champ de courbes caractéristiques est polydimensionnel. Le retard dépend du rapport de travail et de la tension de la batterie. Le procédé selon l'invention offre l'avantage de pouvoir utiliser des électrovannes fortement ohmiques sans que cela ne soit au détriment de l'émission des gaz d'échappement, même si leur forte résistance ohmique dépend de manière significative de la température. R E V E N D I C A T I O NS 1) Procédé de commande d'un élément utilisateur électromagnétique, notamment d'une électrovanne, qui in- fluence la quantité de carburant à injecter dans un moteur à combustion interne, la durée de la commande de l'élec- trovanne se corrigeant par un temps de retard, caractérisé en ce que le temps de retard est prédéterminé par la puis- sance à fournir à l'élément utilisateur. 2) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le temps de retard est prédéterminé au moins en fonction du rapport de travail qui sollicite l'élec- trovanne. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que le temps de retard est prédéterminé au moins en fonction de la valeur de la tension d'alimentation. 4) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le temps de retard est fil- tré. 5) Procédé selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que le temps de retard est filtré suivant la rela- tion: Tsi = Ts(i-l) + (Tscons - Ts(i-l)) * A Tsi étant le temps de retard instantané, Ts(i-l) étant le temps de retard utilisé pour le calcul précédent, Tscons étant la valeur de consigne du temps de retard et A étant une constante. 6) Dispositif de commande d'un élément utilisa- teur électromagnétique, notamment d'une électrovanne, qui influence la quantité de carburant à injecter dans un mo- teur à combustion interne, comprenant des moyens corrigeant la durée de la commande de l'électrovanne suivant un temps de retard, caractérisé par des moyens qui prédéterminent le temps de retard en fonction de la puissance alimentant l'élément utilisateur. 7) Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce que le temps de retard est inscrit dans au moins une courbe caractéristique en fonction du rapport de travail.