Brevet FR2750734A1 — publié le 19980109

L'invention concerne un procédé pour réguler la quantité injectée du carburant amené aux cylindres d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le document DE 37 21 300 AI décrit un système qui agit sur un dispositif de réglage d'une pompe d'injection de carburant. Dans ce système, un organe de réglage du débit de carburant, qui est manoeuvrable par un dispositif de réglage et de commande de la quantité de carburant d'une manière qui dépend de paramètres de fonc- tionnement du moteur à combustion interne, est manoeu- vrable en plus par un organe d'actionnement commandé lui- même par un signal anti-à-coups engendré en fonction de l'apparition de variations rapides de la vitesse de rota- tion ou de mouvements relatifs du moteur à combustion in- terne sur le véhicule, désignés par à-coups de fonction- nement, signal qui s'oppose à de tels à-coups par des or- ganes agissant sur le débit de carburant. Un levier de réglage, couplé à l'organe de réglage du débit de carbu- rant, peut pivoter entre deux butées définissant un ré- glage de base. Dans un appareil de commande auquel est ap- pliquée au moins la vitesse de rotation du moteur à com- bustion interne, sont générés, au moyen d'un algorithme, des signaux dits anti-à-coups qui sont envoyés à un mo- teur pas-à-pas. Celui-ci tourne à un nombre déterminé de pas par unité de temps et déplace ainsi les butées, défi- nissant la plage de réglage pour le levier de réglage. Ce système connu convient seulement pour des systèmes mécaniques d'injection, le levier de réglage étant sollicité d'une part par un ressort attaquant le levier et d'autre part par un capteur de vitesse de rota- tion de type centrifuge. L'appareil de commande ne peut pas influencer directement la position du levier de ré- glage, mais sert uniquement à changer la position des butées, c'est-àdire à produire un changement de la plage de réglage. Pour des systèmes d'injection modernes comportant des soupapes commandées dont la vitesse de commutation est fréquemment inférieure à 1 milliseconde, ce système connu ne convient pas en raison de l'inertie des masses agissantes et qu'il s'agit de mettre en mouvement. Le but de l'invention est de créer un procédé pour réguler la quantité injectée (à injecter) du carbu- rant amené aux cylindres d'un moteur à combustion in- terne, par lequel les mouvements de la pédale d'accéléra- teur puissent être convertis aussi rapidement que pos- sible en une correction de la quantité de carburant in- jectée et un signal de commande correspondant puisse être envoyé à un dispositif produisant l'injection du carbu- rant. L'invention vise également à indiquer un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour ce qui concerne le procédé, on obtient ce résultat par le fait qu'il comprend les étapes de procédé suivantes: a) en fonction du changement de position d'une pédale d'accélérateur, on génère un signal de capteur de po- sition de pédale, b) on envoie le signal de capteur de position de pédale à un appareil de commande dans lequel on introduit au moins la vitesse de rotation actuelle du moteur à combustion interne en tant que grandeur d'entrée sup- plémentaire, c) à partir de la valeur de la vitesse de rotation ac- elle, on détermine, par différentiation, une vitesse de variation de la vitesse de rotation, d) en fonction du changement du signal de capteur de position de pédale et de la vitesse de variation de la vitesse de rotation, on calcule dans l'appareil de commande la valeur d'une correction de quantité in- jectée, avec amplification négative de la valeur de la correction de quantité injectée dans une plage voisine de la pleine charge et amplification positive dans une plage voisine de la charge nulle, e) on transforme la correction de quantité injectée par multiplication par un facteur de pondération de vitesse de rotation en une correction de quantité in- jectée pondérée et f) on envoie la correction de quantité injectée pondérée à un convertisseur qui, en fonction de la correction de quantité injectée pondérée, génère des signaux de commande qui sont transmis à un dispositif produisant l'injection du carburant. Pour ce qui concerne le dispositif, on obtient le résultat recherché par le fait qu'il comprend un appa- reil de commande, un capteur de position de pédale qui est relié à l'appareil de commande et lui envoie un si- gnal de position de pédale en fonction de l'actionnement d'une pédale d'accélérateur, un capteur de vitesse de ro- tation pour détecter la vitesse de rotation actuelle du moteur, capteur qui est également relié à l'appareil de commande, des moyens pour établir une vitesse de varia- tion de la vitesse de rotation, ainsi que des moyens pour calculer une correction de quantité injectée en tenant compte d'un diagramme caractéristique de quantités stocké dans l'appareil de commande, un dispositif, prévu à la suite de ces moyens, pour pondérer la valeur de la cor- rection de quantité injectée, de même qu'un convertisseur qui reçoit à son entrée la correction de quantité injec- tée pondérée et est relié par sa sortie à un dispositif produisant l'injection du carburant. Les avantages essentiels apportés par l'inven- tion résident en ce qu'une exploitation extrêmement ra- pide de la vitesse de rotation et du signal de position de pédale a lieu et que, dans cette exploitation, il est tenu compte de ce que la vitesse de rotation se trouve dans une plage voisine de la pleine charge ou dans une plage voisine de la charge nulle. Par cette disposition, ainsi que par l'incorporation d'un facteur de pondération de la vitesse de rotation, les oscillations représentées par les à-coups de fonctionnement précités peuvent être évitées de manière fiable. Il est opportun d'incorporer, dans la détermination de la valeur de la correction de quantité injectée, le rapport ou la vitesse utilisé à ce moment de la boîte de vitesses du véhicule. Pour cette raison, la vitesse de variation de la vitesse de rotation devrait être établie à l'aide d'un filtre passe-bande dont l'action dépend des rapports ou vitesses utilisés d'une boîte de vitesses du véhicule. I1 est également avantageux de stocker dans l'appareil de commande, ou d'envoyer à cet appareil, des données spécifiques au type de véhicule, ce qu'on appelle un modèle de véhicule. De cette manière, le calcul d'une valeur de variation de la vitesse de rotation s'effectue en fonction de paramètres typiques pour le vehicule, de sorte que, par exemple, l'inertie de masse, importante pour des processus d'accélération ou de décélération, est incorporée dans la régulation. Une valeur du couple désiré est calculée, en tenant compte du signal fourni par le capteur de position de pédale et de la vitesse de rotation actuelle, dans un diagramme caractéristique de marche stocké dans l'appa- reil de commande. A partir de cette valeur peut être éta- bli, en tenant compte d'autres paramètres, un rapport de charge des couples, à savoir le rapport couple désiré ou de consigne/couple maximal (Mco/Mmax) le couple maximal dépendant notamment de la valeur X. Dans un diagramme ca- ractéristique de l'appareil de commande, peut donc être déterminé chaque fois le couple maximal en fonction de paramètres déterminés, ceci afin d'obtenir par exemple une limitation des fumées d'échappement, de telle sorte qu'à un point de fonctionnement donné, seulement une quantité déterminée de carburant soit libérée,indépendamment de la demande éventuelle d'une plus grande quantité de carburant par la position qu'occupe à ce moment la pédale d'accélérateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre non limita- tif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schéma- tique d'un dispositif pour commander la quantité de car- burant injectée en fonction de la position de la pédale d'accélérateur; - la figure 2 représente un système pour géné- rer un signal de correction de quantité injectée; et - la figure 3 montre un système pour générer une valeur de variation de vitesse de rotation spécifique au véhicule. La figure 1 représente schématiquement un dis- positif pour commander la quantité de carburant injectée en fonction de la position de la pédale d'accélérateur. Un appareil de commande 5 sert à générer un signal pour la commande de la quantité injectée, ou pour une valeur de variation correspondante, en fonction de plusieurs pa- ramètres introduits dans l'appareil de commande. La posi- tion d'une pédale d'accélérateur 1, montée inclinable sur un châssis 2, revêt bien ententu une importance particu- lière à cet égard. Cette position de la pédale d'accélé- rateur est envoyée à l'appareil de commande 5 comme une tension UFp, étant entendu qu'un changement de position de cette pédale entraîne une variation de la tension UFp. A l'appareil de commande 5 est envoyée également la vi- tesse de rotation actuelle n, déterminée par un capteur de vitesse de rotation 26. Comme grandeurs d'entrée supplémentaires four- nies à l'appareil de commande 5, peuvent servir, par exemple, la pression de suralimentation PL, la température du fluide de refroidissement TK et la température d'air de suralimentation TL. Le signal de sortie, calculé dans l'appareil de commande 5 d'après les paramètres d'entrée, correspond au changement de la quantité injectée nécessaire en raison du changement de position de la pédale d'accélérateur et est désigné par me. Ce signal est envoyé à un convertisseur 6 dont le signal de sortie, sous la forme d'un courant I, sert à commander un injecteur 7. ce dernier peut faire partie par exemple d'un système d'injection à canalisation d'alimentation commune ou rampe de distribution ("Common-Rail"). La figure 2 montre que la pédale d'accélérateur 1, montée inclinable sur le châssis, agit par l'inter- médiaire d'un dispositif de couplage 3 sur un capteur de position de pédale 4 qui, dans l'exemple montré ici, est réalisé sous la forme d'une résistance variable. A la place de cette résistance, on peut employer aussi un générateur à effet Hall ou un capteur inductif. Au moyen de ce capteur de position de pédale 4, la tension U est modifiée en fonction de la position de la pédale, ou du changement de position de la pédale d'accélérateur 1, et envoyée comme une tension UFp à l'appareil de commande 5 représenté sur la figure 1. Ainsi que le montre la figure 2, cet appareil comprend, pour commencer, un diagramme caractéristique de marche 8 avec une famille de courbes de paramètres stockée dans cet appareil. En plus de la tension UFp fournie par le capteur de position de pédale 4, l'appareil de commande reçoit la vitesse de rotation instantanée n. A l'aide du diagramme 8 et en tenant compte du signal UFp et de la vitesse n, est calculée une valeur du couple Mco désiré. D'après l'exemple de réalisation montré par la figure 2, la suite du calcul dans l'appareil de commande doit s'effectuer sur la base du couple désiré, représenté par l'actionnement de la pédale d'accélérateur. Pour cette raison, la valeur du couple désiré ou de consigne Mco est envoyée à partir du diagramme caractéristique de marche 8 à un diagramme caractéristique de pressions 9 prévu à la suite. Dans le diagramme caractéristique de pressions 9 entre, en tant que paramètre supplémentaire, la pression de suralimentation PL, si bien que, sur la base des caractéristiques de couples contenues dans le diagramme caractéristique de pressions en fonction de la valeur de la pression de suralimentation instantanée, l'injecteur 7 - voir la figure 1 - injecte finalement aussi une quantité de carburant limitée en conséquence. Le diagramme caractéristique de pressions 9 agit ainsi comme une limitation des fumées d'échappement. Le signal M1 obtenu à la sortie du diagramme caractéristique de pressions 9, correspond au quotient du couple désiré ou de consigne Mco et du couple maximal Mmax, le dernier étant déterminé d'après la valeur k du diagramme caracté- ristique de pressions 9. A partir du couple de consigne Mco est donc formé, en tenant compte d'autres paramètres, le rapport de charge Mco/Mmax. L'appareil de commande 5 montré par la figure 1, contient, d'après la représentation de la figure 2, ce qu'on appelle un modèle de véhicule 10, dans lequel sont stockées les valeurs spécifiques au véhicule pour un cal- cul convenant au type de véhicule concerné. A partir du couple M1 et de la vitesse de rotation n du moteur à com- bustion interne, est calculée ainsi, à l'aide du modèle de véhicule 10, une accélération correspondant à une va- leur prévue pour la variation de la vitesse de rotation nô. Cette valeur prévue à, calculée dans le modèle de vé- hicule 10, est envoyée à un élément de sommation 11 au- quel est appliquée en outre la variation de la vitesse de rotation A, établie par un élément de transfert différen- tiateur à retard ou élément DT1. La différence entre la valeur prévue pour la variation de la vitesse de rotation et la variation de la vitesse de rotation A, est envoyée à un diagramme caractéristique de quantités 13, dans lequel est introduit également, en tant que grandeur supplémentaire, le couple Ml. La famille de courbes de paramètres dans le diagramme caractéristique de quantités 13 est agencée de manière qu'une valeur pour la correction de quantité in- jectée Ame soit calculée en fonction de la valeur de couple M1 déterminée par le changement de position de la pédale d'accélérateur, ainsi que de la valeur prévue pour la variation de la vitesse de rotation n et de la varia- tion de la vitesse de rotation A. Afin d'éviter des pro- blèmes de régulation qui pourraient se produire près de la pleine charge ou de la charge nulle (au relâchement de la pédale d'accélérateur 1), le signal de correction de quantité injectée Ame, signal qui est issu du diagramme caractéristique de quantités 13, est envoyé à un élément multiplicateur 14 auquel est amenée en outre la valeur de la vitesse de rotation moyenne T, établie à l'aide d'un filtre passe-bande 15. Dans l'élément multiplicateur 14, s'effectue par conséquent une pondération de la vitesse de variation de la vitesse de rotation par le rapport de charge et la vitesse de rotation. La valeur ainsi établie en fin de compte est la correction de quantité injectée pondérée me- La figure 3 montre un système pour générer ou établir une valeur de variation spécifique au véhicule de la vitesse de rotation. Ceci demande, comme signaux d'en- trée, le couple M1 et la vitesse de rotation actuelle n. Le couple M1 est envoyé à une unité 25 de correction de quantité injectée, laquelle comprend essentiellement le diagramme caractéristique de quantités 13 et l'élément multiplicateur 14 du système représenté sur la figure 2. La valeur du couple M1 est appliquée en outre à un élé- ment de sommation 16. La vitesse de rotation actuelle n est envoyée tout d'abord, à travers un filtre passe-bande 21, à un élément de transfert différentiateur à retard ou élément DT1 22. Le filtre passe-bande 21 est conçu d'après les rapports de transmission des vitesses de la boîte de vitesses. Le signal de sortie de l'élément DT1 22 est la variation de la vitesse de rotation A, laquelle est appliquée à un élément PT1 20. La variation de la vi- tesse de rotation A est appliquée en outre à un élément de sommation 18 auquel est appliqué par ailleurs le si- gnal de la valeur prévue pour la variation de la vitesse de rotation n. Dans l'élément PT1 20, est formé, en tenant compte du rapport (vitesse) de la boîte de vitesses uti- lisé à ce moment pour la propulsion du véhicule, un si- gnal qui est envoyé à un élément de sommation 19. A cet élément est appliquée en outre la valeur prévue pour la variation de la vitesse de rotation n, laquelle valeur est déduite de la valeur de sortie élaborée dans l'élé- ment PT1 20. Le résultat obtenu dans l'élément de somma- tion 19. est converti dans un intégrateur 24 en une va- leur de couple qui correspond au quotient AM: Mmax. La valeur de couple exprimée. par ce quotient, est déduite, dans l'élément de sommation 16, du couple désiré M1, en- voyé également à l'élément de sommation i6, et le résul- tat est envoyé à un élément PT1 17. Dans ce dernier est formée, à partir de la valeur de couple, la valeur prévue pour la variation de la vitesse de rotation ô, valeur qui, comme déjà mentionné précédemment, est appliquée à l'élément de sommation 18. Celui-ci forme donc une diffé- rence An qui correspond à la soustraction n moins n. La valeur (vitesse) de variation de la vitesse de rotation, établie de cette manière, est envoyée à l'unité 25 de correction de quantité injectée et, en te- nant compte de la valeur de couple M1 appliquée à cette unité, convertie dans un diagramme caractéristique de quantités en une valeur de la correction de quantité in- jectée Ame. Un élément PT1 23 forme, à partir de la vi- tesse de rotation actuelle n, la vitesse de rotation moyenne n, laquelle est envoyée à l'unité 25 de correc- tion de quantité injectée. Dans cette unité 25, s'effec- tue une pondération de la vitesse de variation de la vi- tesse de rotation, ce qui veut dire que la valeur de la correction de quantité injectée Ame est multipliée par le facteur de pondération de la vitesse de rotation, de sorte qu'on dispose en fin de compte d'une correction de quantité injectée pondérée me. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réguler la quantité injectée du carburant amené aux cylindres d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de procédé suivantes: a) en fonction du changement de position d'une pédale d'accélérateur (1), on génère un signal de capteur de position de pédale (UFp), b) on envoie le signal de capteur de position de pédale (UFp) à un appareil de commande (5) dans lequel on introduit au moins la vitesse de rotation actuelle (n) du moteur à combustion interne en tant que gran- deur d'entrée supplémentaire, c) à partir de la valeur de la vitesse de rotation ac- elle (n), on détermine, par différentiation, une vi- tesse de variation de la vitesse de rotation (A), d) en fonction du changement du signal de capteur de position de pédale (UFp) et de la vitesse de varia- tion de la vitesse de rotation (A), on calcule dans l'appareil de commande (5) la valeur d'une correction de quantité injectée (Ame), avec amplification néga- tive de la valeur de la correction de quantité injec- tée (Ame) dans une plage voisine de la pleine charge et amplification positive dans une plage voisine de la charge nulle, e) on transforme la correction de quantité injectée (Ame) par multiplication par un facteur de pondéra- tion de vitesse de rotation en une correction de quantité injectée pondérée (me) et f) on envoie la correction de quantité injectée pondérée (me) à un convertisseur (6) qui, en fonction de la correction de quantité injectée pondérée (me), génère des signaux de commande (I) qui sont transmis à un dispositif (7) produisant l'injection du carburant. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on génère la vitesse de variation de la vitesse de rotation (>) à l'aide d'un filtre passe-bande (21) dont l'action dépend des rapports (vitesses) utili- sés de la boîte de vitesses du véhicule, ainsi qu'à l'aide d'un élément de transfert différentiateur à retard ou élément DT1 (22). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce qu'on stocke dans l'appareil de commande (5),ou on peut envoyer à cet appareil, des données spéci- fiques au type de véhicule (modèle de véhicule), et le calcul d'une valeur prévue pour la variation de la vi- tesse de rotation ( véhicule (10). 4. Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'on diminue la valeur prévue pour la varia- tion de la vitesse de rotation ( dèle de véhicule (10), de la valeur de la vitesse de va- riation de la vitesse de rotation (A). 5. Procédé selon une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on calcule une valeur du couple désiré ou de consigne (Mco) dans un diagramme ca- ractéristique de marche (8) en tenant compte du signal de capteur de position de pédale (UFp) et de la vitesse de rotation actuelle (n). 6. Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que, à partir du couple désiré (Mco), on forme, en tenant compte d'autres paramètres, un rapport de charge entre le couple désiré et le couple maximal (Mmax)- 7. Dispositif pour réguler la quantité injectée du carburant amené aux cylindres d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de commande (5), un capteur de position de pédale (4) qui est relié à l'appareil de commande (5) et lui envoie un signal de position de pédale (UFp) en fonction de l'ac- tionnement d'une pédale d'accélérateur (1), un capteur de vitesse de rotation (26) pour détecter la vitesse de ro- tation actuelle (n) du moteur, capteur qui est également relié à l'appareil de commande (5), des moyens (12; 21, 22) pour établir une vitesse de variation de la vitesse de rotation (e), ainsi que des moyens (13, 25) pour cal- culer une correction de quantité injectée (Ame) en tenant compte d'un diagramme caractéristique de quantités (13) stocké dans l'appareil de commande, un dispositif (14), prévu à la suite de ces moyens (13), pour pondérer la va- leur de la correction de quantité injectée (Ame), de même qu'un convertisseur (6) qui reçoit à son entrée la cor- rection de quantité injectée pondérée (me) et est relié par sa sortie à un dispositif (7) produisant l'injection du carburant. 8. Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que l'appareil de commande (5) comprend un modèle de véhicule (10; 16, 17, 19, 20, 24) établi d'après des données spécifiques au véhicule et dans le- quel il est tenu compte, en particulier, du rapport de transmission des vitesses de la boîte de vitesses. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens pour générer la vitesse de variation de la vitesse de rotation (A) comprennent un filtre passe-bande (21) ainsi qu'un élément de transfert différentiateur à retard (élément DT1 22). 10. Dispositif selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'appareil de commande (5) com- prend un diagramme caractéristique de marche (8) ainsi qu'un diagramme caractéristique de pressions (9).