Brevet FR2802976A1 — publié le 20010629

Domaine technique. La présente invention concerne un procédé de ré- gulation de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne aux faibles vitesses de rotation, selon lequel un5 capteur saisit des signaux d'un générateur de segments repré- sentant la vitesse de rotation respective dans un segment et à partir desquels on détermine une vitesse de rotation moyenne Nmit. L'irrégularité de la rotation d'un moteur à com- bustion interne rend nécessaire comme grandeur réelle pour un régulateur de ralenti d'un système d'injection électronique de moteur Diesel, par exemple la détermination d'une vitesse de rotation moyenne. Les variations de la vitesse de rotation résultant de la décélération du vilebrequin pendant la phase de compression et de l'accélération de celui- ci pendant la phase de combustion ne peuvent concerner le régulateur de ra- lenti et sont de ce fait éliminées par filtrage. Etat de la technique. Le document DE-OS 39 39 113 décrit un procédé de traitement adaptable de la vitesse de rotation. Selon ce pro- cédé, pour traiter la vitesse de rotation d'un moteur à com- bustion interne, on détecte une roue à segments à l'aide d'un capteur. Dans un circuit d'exploitation, à partir de plu- sieurs vitesses de rotation de segments, on forme une vitesse de rotation moyenne qui se calcule selon un algorithme parti- culier. Les conditions accessoires nécessaires pour résoudre l'algorithme sont fixées en fonction des exigences liées à la saisie de la vitesse de rotation. Des conditions auxiliaires, caractéristiques, sont le comportement à l'amplification pour les basses fréquences, la formation d'une moyenne pour les basses fréquences et la prédétermination d'une avance de phase pour certaines fréquences sélectionnées. A l'aide de ce procédé de détermination de la vi- tesse de rotation, on additionne les vitesses de rotation ob- tenues de manière discrète avec des coefficients de pondération appropriés. On arrive ainsi à un comportement de transmission purement linéaire. Cette détermination par seg- ment de la vitesse de rotation suivie du filtrage donne un retard de phase significatif pour la vitesse de rotation ef- fective. Une régulation associée à un tel retard de phase se répercute de manière gênante sur la largeur de bande à réali- ser par le régulateur. Ainsi, le régulateur doit être très fortement à bande étroite, c'est-à-dire avoir une faible ri- gidité ou encore on le fait fonctionner au voisinage de sa limite de stabilité, ce qui aboutit à un fonctionnement irré- gulier du moteur. La faible pente du régulateur est très gê- nante surtout lors du démarrage du véhicule car le moteur à combustion interne peut caler très facilement. Exposé de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en fonction de la dé- tection d'un segment d'ordre impair ou d'un segment d'ordre pair, on applique les valeurs des vitesses de rotation d'un segment d'ordre pair directement à un régulateur, alors que les valeurs de vitesse de rotation d'un segment d'ordre im- pair sont définies à partir des valeurs de vitesse de rota- tion de segments pairs, précédents, avant d'être appliquées au régulateur. Le procédé selon l'invention permet de déterminer la vitesse de rotation en éliminant par filtrage, l'irrégularité de rotation du moteur à combustion interne, pratiquement sans perte de phase à partir du signal de vi- tesse de rotation. Le signal de vitesse de rotation s'obtient par la détection d'une roue phonique tournant avec l'arbre du moteur à combustion interne; cette roue comporte un certain nombre de repères d'angle. Le nombre des repères d'angle et ainsi sa position angulaire sont adaptés au nombre de cylin- dres du moteur à combustion interne. La distance entre les flans prédéterminés des re- pères d'angle et la distance des repères d'angle entre eux avec l'intervalle qui suit est appelée segment. On peut for- mer un segment par un nombre de repères angulaires et d'intervalles associés (dans le cas d'un générateur incrémen- tal avec un grand nombre de repères d'angle). Le nombre de segments est alors adapté là encore au nombre de cylindres. La roue phonique et son capteur sont appelés usuellement cap- teur de segment. En distinguant les segments d'ordre pair et ceux d'ordre impair, on peut commuter la fonction de filtre pour que les valeurs obtenues puissent être prises sans être filtrées dans le segment pair. Au contraire, dans le segment d'ordre impair, on assure la constance du signal de vitesse de rotation par extrapolation de la valeur de la vitesse de rotation du dernier segment d'ordre pair. L'exploitation des segments d'ordre impair est optimisée en ce qu'on remplace une valeur plausible extrapolée du dernier segment d'ordre impair par l'exploitation du segment d'ordre impair sans créer de déphasage. Dans le procédé selon l'invention on forme la moyenne de la vitesse de rotation, ce qui est avantageux car on évite, d'une part, les erreurs de mesure de la roue phoni- que et les erreurs de détection et le signal obtenu par addi- tion dans un certain segment angulaire contient également une tendance relative à la modification prévisible du signal, ce qui le relève de manière significative au-dessus du bruit combiné. Selon l'invention, le procédé prévoit que pour exploiter un segment d'ordre impair on extrapole la vitesse de rotation du dernier segment d'ordre pair, et/ou qu'à par- tir de la différence de vitesse de rotation de deux segments consécutifs d'ordre pair on détermine la composante de vi- tesse de rotation du segment d'ordre impair à partir d'une vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn. La subdivision du nombre de segments de rotation en zone d'ordre pair et en zone d'ordre impair est ainsi si- gnificative car pour chaque second segment parmi tous les segments d'ordre pair, dans cette installation d'injection de gasoil ou d'essence, l'appareil de commande d'injection (EDC) transmet une valeur de dosage de la quantité de carburant à injecter vers le système d'injection. L'opération d'injection se fera à la fin de la phase de compression et se situe juste avant le début de la phase de combustion dans un cycle à qua- tre temps et à cylindres. A cet instant, on aura l'injection principale de carburant dans la chambre de combustion; si l'on utilise une injection multiple, qui a en propre un ins- tant de préinjection et un instant d'injection principale, les segments d'ordre impair sont également importants pour déterminer les quantités de préinjection. C'est pourquoi,5 pour déterminer des valeurs de réglage de quantité à injec- ter, correctes, on n'aura pas à tenir compte uniquement des segments d'ordre pair mais également des segments d'ordre im- pair pour obtenir un signal de sortie continu de régulateur de quantité. Une telle indication de la quantité constante à10 régler exige à son tour une courbe de vitesse de rotation aussi lisse que possible. De façon avantageuse, on applique la vitesse de rotation de segment actuelle Nact à un aiguillage de signal qui reçoit par ailleurs une grandeur de vitesse de rotation Next extrapolée; la vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn, correspond dans le cas de segments d'ordre pair à la vitesse de rotation de segment actuelle Nact et dans le cas de segments d'ordre impair, elle correspond à la vitesse de rotation Next extrapolée, obtenue à partir des valeurs de vi- tesse de rotation de segments d'ordre pair précédents. A l'aide d'un aiguillage contenu dans un circuit de régulation, on peut choisir la commutation du mode de fil- tre. A l'aide de l'aiguillage de signal, on peut détecter la vitesse de rotation filtrée dynamique Ndyn suivant que l'on détecte un segment d'ordre impair ou un segment d'ordre pair, pour commuter entre la vitesse de rotation de segment ac- tuelle et la vitesse de rotation extrapolée. A la sortie de l'aiguille on aura un signal de vitesse de rotation qui sera toujours disponible et est appliqué à la partie proportion- nelle du régulateur compensant principalement la variation de charge dynamique. Dans une structure de régulateur de ralen- ti, seule la partie proportionnelle recevra la vitesse de ro- tation dynamique filtrée obtenue selon le procédé proposé ci- dessus. Ainsi, on applique la vitesse de rotation à fil- trage dynamique Ndyn à un élément de régulation proportionnel du régulateur; on réalise l'amplification proportionnelle Kp de la composante proportionnelle du régulateur de manière non symétrique pour des déviations de régulations positives ou négatives; on commute l'amplification de proportionnalité Kp sur la partie proportionnelle des fenêtres du grand signal et celle de petit signal de manière non symétrique entre les fe- nêtres de grand signal et de petit signal. A l'intérieur d'une telle structure de régula- teur, la composante de proportionnalité commutera entre une fenêtre de grand signal et une fenêtre de petit signal, de façon non symétrique pour la déviation de régulation positive ou la déviation négative. Cela permet d'adapter les dévia- tions de régulation positives ou négatives Kp. Le procédé selon l'invention est avantageusement développé dans un appareil de commande d'un moteur à combus- tion interne. Ainsi, le dispositif de mise en ouvre du procé- dé comporte au moins un appareil de commande avec un processeur et des mémoires recevant les informations néces- saires et exécutant les calculs appropriés, et le générateur de segments comporte un nombre de repères d'angles adapté au nombre de cylindres du moteur à combustion interne, repères qui forment, en commun avec chaque fois un intervalle, un segment, ou un nombre prédéterminé de repères d'angles et d'intervalles forme un segment et le nombre de segments s'adapte au nombre de cylindres. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide des dessins annexés dans lesquels: * la figure 1 montre la courbe de la vitesse de rotation de segment actuelle Nact, * la figure 2 montre la synthèse faite par segments d'une vitesse de rotation dynamique filtrée Ndyn, * la figure 3 montre les vitesses de rotation Next, Ndyn, Nmit dont on a filtré la phase, tracées en fonction de la fréquence, * la figure 4 montre un flux de signal qui s'établit en amont de l'aiguillage de signal pour déterminer, de ma- nière dépendante en fonction des segments, la vitesse de rotation dynamique filtrée Ndyn comme grandeur d'entrée d'un régulateur de ralenti PID, * la figure 5 montre une structure de régulateur de ralenti selon l'invention, * la figure 6 montre une commutation non symétrique des pa- ramètres du grand et du petit signal pour une amplifica- tion proportionnelle Kp. La figure 1 montre la courbe actuelle de la vi- tesse de rotation de segment Nact. La courbe de la vitesse de rotation de segment 1 se subdivise en segments impairs 3 et en segments pairs 4 si- tués chaque fois entre les segments impairs. Pour les seg- ments pairs 4 dans les installations d'injection directe Diesel (EDC) on aura l'injection principale. On peut égale- ment envisager un régulateur de ralenti 23 qui régule unique- ment le signal résultant exclusivement de la détection des segments pairs 4. Il y aurait certes des quantités injectées, variables, mais n'ayant pas d'effet négatif car seule chaque seconde valeur est intéressante. Dans le cas d'injections multiples, par exemple une injection subdivisée en une injection principale et une préinjection, les valeurs des quantités à injecter pour l'injection principale se définissent à partir des segments d'ordre pair 4 alors que pour définir les quantités de préin- jection on utilise les segments d'ordre impair 3. La figure 2 montre la synthèse par segments d'une vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn. En fonction de l'axe des temps T, on donne à la fois la vitesse de rotation actuelle de segment 1, Nact et la vitesse de rotation filtrée dynamique Ndyn, 5. Entre les par- ties 5.1 d'une vitesse de rotation dynamique filtrée 5, Ndyn se situent les parties 5.2 résultant des segments d'ordre im- pair 3 et qui ont été obtenues par extrapolation des valeurs de vitesse de rotation 5.1 des segments 4 d'ordre pair. Pour les segments 4 d'ordre pair on a la relation suivante NdynK pair = Nact, K correspondant à 5.1 Pour les segments 3 d'ordre impair, selon la fi- gure 1 on a la relation suivante NdynK impair = Next,K = Nact, K-1 + (Nact, K - Nact, K-2) Cela signifie que la vitesse de rotation dynami- que filtrée 5, Ndyn dans les segments 4 d'ordre pair est égale à la vitesse de rotation actuelle de segment 1 alors que pour les segments 3 d'ordre impair, on extrapole Ndyn à partir des valeurs de vitesse de rotation précédentes 5.1 des segments 4 d'ordre pair. La différence 7.1, qui s'établit en- tre deux segments antérieurs d'ordre pair 4, est divisée par deux pour déterminer la plage de vitesse de rotation d'une valeur de vitesse de rotation d'un segment d'ordre pair 3 chaque fois divisé par deux (voir 7.2). La figure 3 montre la phase des vitesses de rota- tion filtrées en fonction de la fréquence. La vitesse de rotation de segment 1, Nact a une phase constante 0 pour toute la plage de fréquences. La phase de la vitesse de rotation moyenne du moteur Nmit, 2 obtenue en formant une moyenne glissante, augmente proportionnelle- ment avec la fréquence. La vitesse de rotation Next, 6 égale- ment extrapolée suivant la fréquence, présente au contraire, dans la plage des fréquences inférieures selon la figure 3, un déphasage significativement plus faible par comparaison avec la vitesse de rotation moyenne du moteur Nmit, 2. La figure 4 montre le cheminement du signal et son traitement avant qu'il ne passe dans un aiguillage de si- gnal 13. L'aiguillage de signal 13 comporte deux entrées de signal dont l'une correspond au segment 4 des signaux d'ordre pair et l'autre aux vitesses de rotation dynamiques filtrées Next, 6 des segments 3 impairs. Le signal de sortie, c'est-à- dire la vitesse de rotation dynamique filtrée Ndyn, 5 est ap- pliqué au régulateur de ralenti 23 selon la figure 5. La vi- tesse de rotation de segment, actuelle, Nact, 1 qui s'établit alors pour des segments d'ordre pair 4, représente directe- ment la vitesse de rotation 5 filtrée de manière dynamique alors que le chemin de traitement de signal formé dans la fi- gure 4 sert à déterminer Next, 6 pour les segments 3 d'ordre impair selon l'équation NdynK impair = Next,K = Nact, K-1 + ( Nact, K - Nact, K-2) Les constantes de temps Ttot réglables chaque fois sur les deux portes 8 et 9 du chemin de régulation sont fixées avantageusement sur ces durées de segments Tseg. La figure 5 montre que la valeur de la vitesse de rotation dynamique filtrée Ndyn, 5 résultant selon la figure 4 soit de Nact, 1, soit de Next, 6, est appliquée à un point de sommation 18. Celui-ci réunit la grandeur Next, 6 et la valeur de consigne 14 avant que la valeur obtenue au point de sommation 18 soit transmise à une partie proportionnelle 15 du régulateur de ralenti 23. La grandeur Ncons, 14 prise en un point de dérivation 20 est combinée à un autre point de sommation 19 de la grandeur négative Nmit, 2; la grandeur obtenue au point de sommation 19 est fournie à la partie d'intégration 16 du régulateur de ralenti 23; la grandeur Nmit, 2 forme en outre le signal d'entrée de la partie déri- vée 17 du régulateur de ralenti 23. Le signal de sortie 22 du régulateur 23 s'obtient par le point de sommation 21 de ré- partition. A l'aide d'une structure de régulation 23 ainsi conçue, on régule l'alimentation de la vitesse de rotation de moteur moyenne Nmit, 2 avec la partie d'intégration 16 du ré- gulateur 23 sur la vitesse de rotation moyenne du moteur Nmit, 2. Enfin, la figure 6 montre la commutation non sy- métrique des paramètres du grand et du petit signal sur la partie proportionnelle du régulateur de ralenti. Pour assis- ter une conception optimale du régulateur on peut prendre les mesures suivantes à l'aide de la structure de régulation se- lon l'invention: la commutation des fenêtres de grand signal 24, 27 et de petit signal 25 de la partie proportionnelle 15 peut se faire de manière asymétrique pour les déviations po- sitive 27 et négative 24 de régulation. On tient ainsi compte du fait que la grandeur 6 représente la vitesse de rotation 6, Ndyn, à filtrage dynamique, avec un décalage par rapport à la vitesse de rotation moyenne Nmit du moteur. NOMENCLATURE 1 vitesse de rotation actuelle de segment Nact 2 vitesse de rotation moyenne du moteur Nmit 3 segment d'ordre impair 4 segment d'ordre pair vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn 5.1 composante Ndyn du segment d'ordre pair 5.2 composante Ndyn du segment d'ordre impair 6 vitesse de rotation extrapolée Next 7.1 différence de vitesse de rotation (segments d'ordre pair) 7.2 demi différence de vitesse de rotation (segments d'ordre pair) 8 élément de temps mort 9 élément de temps mort diviseur 11il diviseur 12 point de sommation 13 aiguillage de signal 14 vitesse de rotation de consigne Ncons partie de régulation proportionnelle 16 partie de régulation intégrale 17 partie de régulation dérivée 18 point de sommation partie proportionnelle 19 point de sommation partie intégrale embranchement 21 point de sommation de répartition 22 valeur de réglage 23 régulateur de ralenti 24 fenêtre de grand signal négatif fenêtre de petit signal 26 amplification de proportionnalité Kp 27 fenêtre de grand signal positif Il R E V E N D I C A T I ON S 1') Procédé de régulation de la vitesse de rotation d'un mo- teur à combustion interne aux faibles vitesses de rotation, selon lequel un capteur saisit des signaux d'un générateur de segments représentant la vitesse de rotation respective (5.1, 5.2) dans un segment (3, 4) et à partir desquels on détermine une vitesse de rotation moyenne Nmit (2), caractérisé en ce qu' en fonction de la détection d'un segment (3) d'ordre impair ou d'un segment (4) d'ordre pair, on applique les valeurs des vitesses de rotation (5.1) d'un segment d'ordre pair (4) di- rectement à un régulateur (23), alors que les valeurs de vi- tesse de rotation (5.2) d'un segment d'ordre impair (3) sont définies à partir des valeurs de vitesse de rotation (5.1) de segments pairs (4), précédents, avant d'être appliquées au régulateur (23). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour exploiter un segment d'ordre impair (3) on extrapole la vitesse de rotation (5.1) du dernier segment (4) d'ordre pair. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir de la différence de vitesse de rotation (7.1) de deux segments consécutifs d'ordre pair (4) on détermine la composante de vitesse de rotation du segment (3) d'ordre im- pair à partir d'une vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn (5). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on applique la vitesse de rotation de segment actuelle Nact (1), à un aiguillage de signal (13) qui reçoit par ailleurs une grandeur de vitesse de rotation Next (6) extrapolée. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn, (5) corres- pond dans le cas de segments d'ordre pair (4) à la vitesse de rotation de segment actuelle Nact (1) et dans le cas de seg- ments d'ordre impair (3), elle correspond à la vitesse de ro- tation Next (6) extrapolée, obtenue à partir des valeurs de vitesse de rotation (5.1) de segments d'ordre pair (4), pré- cédents. 6 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on applique la vitesse de rotation à filtrage dynamique Ndyn (5) à un élément de régulation proportionnel (15) du régula- teur (23). 7V) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on réalise l'amplification proportionnelle Kp (26) de la com- posante proportionnelle (15) du régulateur (23) de manière non symétrique pour des déviations de régulations positives ou négatives. 8 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on commute l'amplification de proportionnalité Kp (26) sur la partie proportionnelle (15) des fenêtres du grand signal et celle de petit signal (24, 25, 27) de manière non symétrique entre les fenêtres de grand signal et de petit signal (24, , 27). 9 ) Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu' il comporte au moins un appareil de commande avec un proces- seur et des mémoires recevant les informations nécessaires et exécutant les calculs appropriés, et le générateur de segments comporte un nombre de repères d'angles adapté au nombre de cylindres du moteur à combustion interne, repères qui forment, en commun avec chaque fois un intervalle, un segment, ou un nombre prédéterminé de repères d'angles et d'intervalles forme un segment et le nombre de segments s'adapte au nombre de cylindres.5