Brevet FR2728624A1 — publié le 19960628

" Procédé et dispositif pour assurer la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne o un détecteur de vi- tesse de rotation prépare un signal de vitesse de rota- tion " Etat de la technique. L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la régulation de la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne, dans le cas duquel un détecteur de vi- tesse de rotation prépare un signal de vitesse de rotation, le signal de vitesse de rotation comprenant des impulsions de segments et deux impulsions de segments définissant un segment, de telle sorte qu'une déviation de réglage et un régulateur soient associés à chaque cylindre du moteur à combustion interne, chaque régulateur définissant, en par- tant de la déviation de réglage correspondante, un facteur de régulation spécifique du cylindre. On connaît un tel procédé et un tel dispositif pour le réglage de la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne par le document DE-OS 33 36 028 (US- A 4 688 535. Dans ce document, on décrit un procédé et un dispositif servant à régler la stabilité de marche d'un mo- teur à combustion interne. Dans le cas du dispositif décrit dans ce document on associe à chaque cylindre du moteur à combustion interne une régulation qui forme un facteur de régulation en fonction d'une déviation de réglage qui lui correspond. La déviation de réglage résulte des valeurs réelles et des valeurs de consigne qui correspondent aux différents cylindres. On utilise comme valeur réelle les intervalles de temps entre deux combustions ou la durée d'un segment qui est défini par une roue à segments. Les valeurs de consigne résultent de la formation de la valeur moyenne de toutes les valeurs réelles. Avec une telle régu- lation de la stabilité de marche on ne peut pas obtenir des résultats satisfaisants dans le cas de tous les véhicules. Objet de l'invention. L'invention a pour objet d'améliorer encore da- vantage la coordination des cylindres dans le cas d'un pro- cédé et d'un dispositif servant à la régulation de la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne. Avantages de l'invention. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le signal de vitesse de rotation peut être filtré par au moins deux moyens de filtrage à des fréquences différen- tes, et, en partant du signal de vitesse de rotation filtré on peut déterminer au moins deux valeurs réelles de la sta- bilité de marche spécifiques de la fréquence, une valeur de consigne de la stabilité de marche et des déviations de ré- glage spécifiques de la fréquence. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - pour préparer les grandeurs spécifiques de la fréquence, le signal de sortie du détecteur de vitesse de rotation peut être filtré au moyen d'au moins deux filtres passe- bande ayant des fréquences moyennes réglables. - les fréquences se trouvent à des multiples entiers de la fréquence de l'arbre à cames. - pour chaque fréquence, les valeurs réelles de la stabili- té de marche et/ou les valeurs de consigne de la stabili- té de marche peuvent être définies de façons différentes. - pour chaque fréquence, on peut utiliser des segments dif- férents pour déterminer les valeurs réelles de la stabi- lité de marche. - on peut utiliser en fonction de la vitesse enclenchée et/ou de la vitesse de rotation, différents segments ser- vant à déterminer les valeurs réelles de la stabilité de marche. - pour chaque fréquence on peut pondérer et/ou additionner de façon différente les déviations de régulation. - en fonction de la vitesse enclenchée et/ou de la vitesse de rotation, on peut pondérer et/ou additionner de façons différentes les déviations de régulation. - en fonction de l'amplitude pondérée et/ou additionnée des grandeurs de sortie des filtres passe-bande, on peut dé- brancher la régulation de la stabilité de marche et/ou on peut utiliser des segments différents pour déterminer les valeurs réelles de la stabilité de marche et/ou les va- leurs de consigne de la stabilité de marche. - on prévoit au moins deux moyens de filtrage qui filtrent le signal de vitesse de rotation à des fréquences diffé- rentes et avec des moyens qui, en partant du signal fil- tré de la vitesse de rotation, déterminent au moins deux valeurs réelles de la stabilité de marche spécifiques de la fréquence, une valeur de consigne de la stabilité de marche et des variations de réglage spécifiques de la fréquence. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus caractérisé en ce que l'on prévoit au moins deux moyens de filtrage qui filtrent le signal de vitesse de rotation à des fréquences différen- tes et avec des moyens qui, en partant du signal filtré de la vitesse de rotation, déterminent au moins deux valeurs réelles de la stabilité de marche spécifiques de la fré- quence, une valeur de consigne de la stabilité de marche et des variations de réglage spécifiques de la fréquence. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 montre un diagramme par blocs du dispositif selon l'invention et - la figure 2 montre un schéma par blocs de la formation de la valeur de consigne et de la valeur réelle. Dans ce qui suit on va décrire le dispositif se- lon l'invention à partir d'un exemple d'un moteur à combus- tion interne à allumage spontané. Toutefois l'invention n'est pas limitée aux moteurs à combustion interne à allu- mage spontané. On peut l'utiliser aussi dans d'autres types de moteurs à combustion interne. Dans ce cas on doit chan- ger les pièces correspondantes. C'est ainsi par exemple que dans le cas d'un moteur à combustion interne à allumage par appareil externe on met le clapet d'étranglement à la place de la tige de réglage. Sur la figure 1 on désigne par la référence 100 une unité de commande qui détermine la puissance, à l'en- trée de laquelle se trouve le signal de sortie QK d'un point de sommation 102. Sur l'une des entrées du point de sommation 102 se trouve le signal de sortie QKF d'une pré- définition de quantité 110 et sur l'autre entrée se trouve le signal de sortie QKL d'un second interrupteur 160. Cette prédéfinition de quantité retraite le signal de sortie d'un détecteur de position de la pédale d'accélérateur 115 ainsi que, le cas échéant, le signal de sortie d'autres détec- teurs 118. La prédéfinition de quantité 110 alimente en ou- tre une commande 136 à laquelle elle envoie le signal de quantité QKF avec d'autres grandeurs que l'on n'a pas re- présentées plus en détail. L'unité de commande 100 détermine la délivrance de puissance par un moteur à combustion interne non repré- senté. Dans le cas des moteurs à combustion interne de type Diesel on utilise en règle générale comme unité de commande déterminant la puissance, une tige de réglage ou un levier de déplacement. Dans le cas des moteurs à allumage par ap- pareillage externe on utilise de préférence le clapet d'étranglement comme unité de commande déterminant la puis- sance. Mais il est aussi possible d'influencer d'autres grandeurs, telles que par exemple l'instant de l'allumage ou la durée de l'injection du carburant de façon correspon- dante. o10 De préférence on dispose, sur l'arbre de vilebre- quin ou sur l'arbre à cames du moteur à combustion interne, une roue à segments 120 qui présente au moins un nombre de repères correspondant au nombre des cylindres. Cette roue à segments est palpée par un détecteur 125 qui délivre un si- gnal TS consistant en une suite d'impulsions de segments. Respectivement deux impulsions de segments définissent un segment. De préférence l'intervalle entre deux injections ou deux combustions est divisé en deux segments. Ce signal ou les signaux qui en dérivent sont envoyés à la commande 136, à une synchronisation 130, ainsi qu'à un calcul de dé- viation de réglage 132. Le signal de sortie L du calcul de déviation de réglage 132 du point de sommation 140 arrive à un premier moyen de commutation 145. Quand le commutateur 145 est fer- mé, le signal arrive à un dispositif de synchronisation ; ce dispositif de synchronisation amène le signal de sortie du point d'addition 140, aux différents cylindres et aux régulateurs 171, 172, 173 ou 174. Pour simplifier on a seulement représenté les éléments qui correspondent aux cylindres 1, 2, 3 et 6. Les régulateurs 171 à 174 alimentent des limiteurs 181, 182, 183 et 186 qui leur correspondent, par un signal quantita- tif Q1, Q2, Q3 et Q6 associé au cylindre correspondant. En outre on combine les signaux de sortie des régulateurs dans un point de sommation 179 et dans un amplificateur 176. L'amplificateur 176 alimente les différents régulateurs par un signal correspondant. Un deuxième dispositif de synchronisation 155 forme en partant des différents signaux quantitatifs Q1, Q2, Q3 et Q6 une quantité de correction de la stabilité de marche QKL. Celle-ci arrive par l'intermédiaire du second interrupteur 160 au point d'addition 102. A cet endroit elle est combinée avec le signal de sortie de la prédéfini- tion de quantité 110. La commande 136 actionne le premier interrupteur et le second interrupteur 160 par les signaux de com- mande correspondants. La synchronisation 130 actionne la première unité de synchronisation 150 et la seconde unité de synchronisation 155 par des signaux de commande corres- pondants. Dans le cas de l'exemple de réalisation représen- té, il s'agit d'un moteur à combustion interne à six cylin- dres. Le mode de fonctionnement selon l'invention peut toutefois être aussi suivi sans problème dans le cas de mo- teurs à combustion interne ayant un autre nombre de cylin- dres. Dans ce cas on doit ajuster en conséquence le nombre des segments sur la roue à segments, ainsi que le nombre des régulateurs et des limiteurs. Sur la figure 2 on a représenté de façon plus dé- taillée le calcul de la déviation de réglage. Les éléments déjà décrits à la figure 1 sont désignés sur la figure 2 par des références correspondantes. Le signal de sortie du détecteur 125 est amené à un premier filtre 210, à un se- cond filtre 220 et à un troisième filtre 230. Le signal de sortie du premier filtre 210 arrive à un premier détecteur de valeur de consigne 212 et à un premier détecteur de va- leur réelle 214. Le signal de sortie du second filtre 220 arrive à un second détecteur de valeur de consigne 222 et à un second détecteur de valeur réelle 224. Le signal de sor- tie du troisième filtre 230 arrive à un troisième détecteur de valeur de consigne 232 et à un troisième détecteur de valeur réelle 234. Le signal de sortie NWS du premier détecteur de valeur de consigne 212 arrive avec un signe positif et le signal de sortie NWI du premier détecteur de valeur réelle 214 arrive, avec un signe négatif, à un point de combinai- son 216. Au point suivant de combinaison 218 on combine le signal de sortie du point de combinaison 216 avec un fac- teur de pondération FNW. La première déviation de réglage NWL, ainsi pondérée, arrive à un point de sommation 240 et de là au bloc 145. Le signal de sortie KWS du second détecteur de valeur de consigne 222 arrive avec un signe positif et le signal de sortie KWI du second détecteur de valeur réelle 224 arrive, avec un signe négatif, à un point de combinai- son 226. Au point suivant de combinaison 228 on combine le signal de sortie du point de combinaison 226 avec un fac- teur de pondération FKW. La deuxième déviation de réglage KWL, ainsi pondérée, arrive au point de sommation 240. Le signal de sortie ZS du troisième détecteur de valeur de consigne 232 arrive avec un signe positif et le signal de sortie ZI du troisième détecteur de valeur réelle 234 arrive, avec un signe négatif, à un point de combinai- son 236. Au point de combinaison suivant 238 on combine le signal de sortie du point de combinaison 236 avec un fac- teur de pondération FZ. La première déviation de réglage ZL, ainsi pondérée, arrive au point de sommation 240. A la sortie du point de sommation 240 on dispose de la déviation de réglage L qui est transmise au régula- teur de stabilité de marche. Dans le cas des points de combinaison 218, 228 et 238, il s'agit d'une configuration préférée de l'invention. En variante on peut aussi prévoir que les facteurs FNW, FKW ou FZ soient ou ne soient pas pris en considération autre- ment dans les filtres 210, 220 ou 230. Le troisième filtre 230 ainsi que le troisième détecteur de valeur de consigne et le troisième détecteur de valeur réelle ne sont nécessaires que dans le cas de nombres déterminés de cylindres du moteur à combustion in- terne. C'est par exemple le cas pour un moteur à combustion interne à six cylindres. Dans le cas des moteurs à combustion interne à quatre cylindres, les filtres 210 et 220 sont suffisants. Dans le cas des autres nombres de cylindres on peut prévoir encore d'autres filtres, ou on peut aussi enlever des fil- tres. Dans le cas des formes de réalisation représen- tées d'un moteur à combustion interne à six cylindres, il s'agit, dans le cas des filtres 210, 220 et 230, d'un fil- tre passe bande dont la fréquence moyenne se trouve, dans le cas du filtre 210, à la fréquence de l'arbre à cames, dans le cas du filtre 220, à la fréquence de l'arbre de vi- lebrequin et, dans le cas du filtre 230, à la moitié de la fréquence d'allumage. Dans le cas d'autres nombres de cylindres, on prévoit le cas échéant d'autres filtres passe-bande. C'est ainsi par exemple que, dans le cas d'un moteur à combustion interne à quatre ou cinq cylindres, on prévoit un filtre passe-bande à la fréquence de l'arbre à cames, qui corres- pond à la fréquence de l'arbre de vilebrequin. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à 2*1 cylindres, 1 étant un nombre naturel, on doit prévoir 1 filtres passe-bande qui ont des fréquences moyennes se trouvant à des multiples entiers de la fréquence de l'arbre à cames. Au moyen des filtres passe-bande 210, 220 et 230, on sépare le signal de vitesse de rotation dans la fraction spectrale. Pour chaque fraction spectrale, les premier, se- cond et troisième formateurs de valeur réelle et les pre- mier, second et troisième formateurs de valeur de consigne déterminent les valeurs spécifiques de consigne et réelle de la fréquence. Le calcul des valeurs de consigne et réelle a lieu de préférence de façon différente pour les différentes fractions spectrales. Pour le fonctionnement de la régulation de la stabilité de marche, l'association d'une réaction de vi- tesse de rotation au cylindre qui l'a causée est décisive. Celui-ci doit en effet recevoir en conséquence plus ou moins de carburant. On peut déterminer la correspondance à partir de la réponse fréquentielle. Lors de la réponse fré- quentielle, le décalage de phase entre la quantité de car- burant et la vitesse de rotation est déterminant. A partir du décalage de phase, on peut calculer directement le ou les segments dans lesquels tombe la réaction. Ces segments doivent être exploités pour former les valeurs réelles. Pour chaque fréquence considérée, on obtient un ou plusieurs segments dans lesquels la réaction suivante tombe sur l'injection. Les segments sont en général diffé- rents pour chaque fréquence. Dans le cas du dispositif se- lon l'état de la technique il faut trouver un compromis, c'est-à-dire que, lors du choix du segment servant à la formation de la valeur réelle, on introduit un compromis. Ceci signifie que, dans le cas de l'état de la technique, pour les fréquences à régler, on doit arriver à une sélec- tion unitaire des segments; par exemple on sélectionne le premier et le second segment après le dosage. Dans des cas déterminés il n'y a pas de compromis possible. Ceci est par exemple le cas quand les segments des différentes fractions de fréquence, dans lesquels tombe la réaction, se trouvent loin les uns des autres. Grâce à la manière de procéder de l'invention, selon laquelle la sélection des segments a lieu de façon spécifique en fonc- tion de la fréquence, un tel compromis n'est plus néces- saire. Au moyen des filtres passe-bande 210, 220 et 230 on sépare le signal de vitesse de rotation pour les diffé- rentes fréquences. Pour chaque fréquence la première prédé- finition de la valeur réelle 214, la deuxième prédéfinition de la valeur réelle 224 et la troisième prédéfinition de la valeur réelle 234 calculent une valeur réelle spécifique de la fréquence. De façon correspondante on peut prévoir que, pour chaque fréquence, la première prédéfinition de la va- leur de consigne 212, la seconde prédéfinition de la valeur de consigne 222 et la troisième prédéfinition de la valeur de consigne 232 calculent une valeur de consigne spécifique de la fréquence. De préférence la sélection des segments a lieu d'une façon spécifique de la fréquence. Ceci signifie que, pour les différentes fréquences, on utilise différents seg- ments pour calculer les valeurs réelles et/ou les valeurs de consigne. Aux points de combinaison 216, 226 et 236 on détermine alors la déviation de réglage spécifique de la fréquence. Il est particulièrement avantageux de pouvoir pondérer, de façon spécifique de la fréquence, ces dévia- tions de réglage spécifiques de la fréquence au moyen de facteurs de pondération FNW, FKW et FZ spécifiques de la fréquence. Il est particulièrement avantageux de choisir les facteurs de pondération FNW, FKW et FZ de telle façon que l'amplification du circuit de régulation soit réglée de la même façon pour toutes les fréquences. De cette façon on peut obtenir une adaptation spécifique de la fréquence des paramètres de réglage. On s'est rendu compte que le décalage de phase en fonction duquel doit être effectué le choix des segments, est fonction de la vitesse que l'on a choisi de passer. Se- lon l'invention le choix des segments a lieu en fonction de la vitesse enclenchée. Ceci a l'avantage que la régulation Il de la stabilité de marche fonctionne de façon stable même quand la vitesse est enclenchée. Quand la vitesse de rotation augmente, la fré- quence de l'arbre à cames, la fréquence de l'arbre de vile- brequin et la demi-fréquence de l'allumage varient tandis que la réponse fréquentielle demeure inchangée. Par un choix des segments en fonction de la vitesse de rotation, on arrive à ce que la régulation de la stabilité de marche fonctionne de façon stable même lors de vitesses de rota- tion supérieures à la vitesse de rotation de ralenti. En outre la caractéristique des amplitudes ou l'amplification de mouvement (rapport d'amplitude) est fonction de la vitesse qui est enclenchée et de la vitesse de rotation. En définissant les facteurs d'amplification FNW, FKW et FZ/2 en fonction de la vitesse qui est enclen- chée et/ou de la vitesse de rotation, il est possible d'avoir une coordination des cylindres dans la même zone de fonctionnement, en particulier dans toute la gamme des vi- tesses de rotation. De cette façon on peut améliorer consi- dérablement les émissions de gaz ainsi que le confort. Les déviations de réglage ainsi pondérées ou non pondérées NWL, KWL et ZL sont additionnées au point de com- binaison 240 et amenées au régulateur. Le régulateur cor- respond au régulateur représenté à la figure 1. Avec la manière de procéder selon l'invention, on peut utiliser un choix de segments parmi n'importe quel nombre de segments. Si par exemple les oscillations de l'arbre à cames présentent une période plus grande que les oscillations de l'arbre de vilebrequin, on peut alors ob- server l'oscillation de l'arbre à cames même dans plusieurs segments. Les amplitudes qui proviennent des filtres passe- bande 210, 220 et 230 peuvent être exploitées et, le cas échéant, avec des facteurs de pondération. Plus est grande cette valeur des amplitudes pondérées et additionnées, plus est mauvaise la stabilité de marche. Cette valeur peut même être désignée comme mesure de la stabilité de marche et peut être utilisée par différentes décisions. Il est particulièrement avantageux de débrancher complètement la régulation de la stabilité de marche au cas o la mesure de la stabilité de marche franchit un seuil. Ceci signifie à la figure 1 que l'interrupteur 145 est ou- vert. De cette façon on empêche que le circuit de régula- tion soit instable du fait d'une position de phase modifiée, en conduisant à son tour à des secousses. Il est en outre avantageux de modifier des choix de segments en dehors d'un autre seuil pour compenser éven- tuellement des positions de phase modifiées. * Il est particulièrement avantageux, dans le cas de cette manière de procéder, que l'on ait une possibilité d'effectuer la régulation même dans le cas de grandes dif- férences dans la position de phase. Grâce à la formation spécifique de la fréquence de la déviation de réglage on obtient un régulateur de stabilité de marche qui a une ro- bustesse élevée par rapport aux variations du comportement du système réglé, par exemple en apportant des modifica- tions à la pompe, aux tolérances de fabrication ou à l'usure en phase d'entraînement. A la place du détecteur 125 qui palpe la roue à segments 120, on peut aussi utiliser un détecteur qui palpe une roue incrémentielle permettant d'avoir une détection de la vitesse de rotation avec une résolution plus élevée. De telles roues incrémentielles sont de préférence utilisées dans le cas de pompes commandées par des électrovannes. Dans le cas de telles roues incrémentielles on peut utili- ser un filtre anti-dépliage de fréquence. De cette façon on ne filtre que les fractions de la vitesse de rotation à haute fréquence. On peut simuler une roue à segments en comptant les dents ou par des intervalles différents entre les dents. Dans cette réalisation les différentes impul- sions incrémentielles servent d'impulsions de segments. R E V E N D I C A T I 0 N S 1- Procédé pour la régulation de la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne, dans le cas duquel un détecteur de vitesse de rotation prépare un signal de vitesse de rotation, le signal de vitesse de rotation com- prenant des impulsions de segments et deux impulsions de segments définissant un segment, de telle sorte qu'une dé- viation de réglage (132) et un régulateur (171-174) soient associés à chaque cylindre du moteur à combustion interne, chaque régulateur définissant, en partant de la déviation de réglage correspondante, un facteur de régulation spéci- fique du cylindre, procédé caractérisé en ce que le signal de vitesse de rotation peut être filtré par au moins deux moyens de filtrage (210, 220, 230) à des fréquences diffé- rentes, et, en partant du signal de vitesse de rotation filtré on peut déterminer au moins deux valeurs réelles (214, 224, 234) de la stabilité de marche spécifiques de la fréquence, une valeur de consigne (212, 222, 232) de la stabilité de marche et des déviations de réglage spécifi- ques de la fréquence. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour préparer les grandeurs spécifiques de la fréquence, le signal de sortie du détecteur de vitesse de rotation peut être filtré au moyen d'au moins deux filtres passe-bande (210, 220, 230) ayant des fréquences moyennes réglables. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les fréquences se trouvent à des multiples entiers de la fréquence de l'arbre à cames. 4- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour chaque fréquence, les valeurs réelles de la stabilité de marche et/ou les va- leurs de consigne de la stabilité de marche peuvent être définies de façons différentes. - Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour chaque fréquence, on peut utiliser des segments différents pour déterminer les valeurs réelles de la stabilité de marche. 6- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on peut utiliser en fonction de la vitesse enclenchée et/ou de la vitesse de rotation, différents segments servant à déterminer les va- leurs réelles de la stabilité de marche. 7- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour chaque fréquence on peut pondérer et/ou additionner de façon différente les dé- viations de régulation. 8- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'en fonction de la vitesse enclenchée et/ou de la vitesse de rotation, on peut pondé- rer et/ou additionner de façons différentes les déviations de régulation. 9- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en fonction de l'ampli- tude pondérée et/ou additionnée des grandeurs de sortie des filtres passe-bande, on peut débrancher la régulation de la stabilité de marche et/ou on peut utiliser des segments différents pour déterminer les valeurs réelles de la stabi- lité de marche et/ou les valeurs de consigne de la stabili- té de marche. - Dispositif pour la régulation de la stabilité de marche d'un moteur à combustion interne, dans le cas du- quel un détecteur de vitesse de rotation prépare un signal de vitesse de rotation, le signal de vitesse de rotation comprenant des impulsions de segments et deux impulsions de segments définissant un segment de telle sorte qu'une dé- viation de réglage (132) et un régulateur soient (171-174) associés à chaque cylindre du moteur à combustion interne, chaque régulateur définissant, en partant de la déviation de réglage correspondante, un facteur de régulation spéci- fique du cylindre, dispositif caractérisé en ce que l'on prévoit au moins deux moyens de filtrage (210, 220, 230) qui filtrent le signal de vitesse de rotation à des fré- quences différentes et avec des moyens qui, en partant du signal filtré de la vitesse de rotation, déterminent au moins deux valeurs réelles (214, 224, 234) de la stabilité de marche spécifiques de la fréquence, une valeur de consi- gne (212, 222, 232) de la stabilité de marche et des varia- tions de réglage spécifiques de la fréquence.