FR2462562A1 - Electronic IC engine governor - uses compensation at reference input to prevent hunting and alternator to generate frequency proportional to speed - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la régulation automatique du régime d'un moteur à combustion interne. The present invention relates to a method and a device for the automatic regulation of the speed of an internal combustion engine.
Un dispositif de régulation est un dispositif bouclé per- mettant de stabiliser le régime d'un moteur quelles que soient les conditions de sa charge. I1 est généralement constitué d'un organe de lecture du régime, d'un organe comparant le régime réel à un régime de consigne et d'un organe commandant l'admission d'air et/ou de carburant au moteur. A regulating device is a looped device enabling the speed of an engine to be stabilized whatever the conditions of its load. It generally consists of a speed reading device, a device comparing the actual speed to a reference speed and a device controlling the admission of air and / or fuel to the engine.
Dans les dispositifs actuellement connus, on distingue ceux à commande mécanique, ceux à commande hydraulique et ceux à commande électronique. Les deux premiers sont du type centrifuge. Les premiers, c'est-à-dire ceux à commande mécanique sont dérivés du célèbre régulateur de Watt. Ils présentent l'in convénient d'être relativement complexes lorsqu'ils doivent permettre une bonne régulation. En outre, ils exigent une réalisation soignée en vue d'un faible jeu de fonctionnement et d'un minimum de frottements. On conçoit aisément qu'ils sont d'un prix de revient élevé. In currently known devices, a distinction is made between those with mechanical control, those with hydraulic control and those with electronic control. The first two are of the centrifugal type. The first, that is to say those with mechanical control, are derived from the famous Watt regulator. They have the disadvantage of being relatively complex when they must allow good regulation. In addition, they require careful construction for a low operating clearance and a minimum of friction. It is easy to see that they are of a high cost price.
Les seconds, c'est-à-dire ceux à commande hydraulique, exigent la présence d'un circuit hydraulique sur lequel est prélevé lténergie nécessaire à la commande. Dans ce cas les masselottes du système centrifuge n'ont qu'un rôle de capteur du régime réel du moteur. The second, that is to say those with hydraulic control, require the presence of a hydraulic circuit from which the energy necessary for control is taken. In this case the weights of the centrifugal system have only a role of sensor of the real engine speed.
Ces dispositifs sont donc eux aussi compliqués et ne peuvent pas être utilisés en l'absence d'un circuit de fluide sous pression, ce qui les éliminent de nombreuses applications. These devices are therefore also complicated and cannot be used in the absence of a pressurized fluid circuit, which eliminates them from numerous applications.
Les troisièmes, c'est-à-dire les dispositifs électroniques, ne sont pratiquement pas utilisés pour la régulation des moteurs à allumage commandé . Par contre on les rencontre dans la régulation des moteurs diesel équipant des groupes électrogènes de grande puissance. Ils nécessitent au moins trois capteurs d'introduction de données
- différence entre la fréquence de consigne et celle du régime réel du moteur,
- position de l'élément de commande,
- charge du moteur.The third, that is to say the electronic devices, are practically not used for the regulation of spark ignition engines. However, they are encountered in the regulation of diesel engines fitted to large power generators. They require at least three data entry sensors
- difference between the set frequency and the actual engine speed,
- position of the control element,
- engine load.
Des appareils de ce type fournissant une précision cor- recte sont envisageables sur des installations de moyenne et de grosse importance, c'est-à-dire du type fournissant plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de kilowatts, et dans lesquelis par conséquent, le prix du régulateur n'entre que dans un faible pourcentage malgré son coût élevé. Apparatuses of this type providing correct accuracy can be envisaged on medium and large-scale installations, that is to say of the type providing several tens or several hundred kilowatts, and in which therefore the price of the regulator only enters a small percentage despite its high cost.
Par contre, pour les petites installations, il est impensable de monter un régulateur très onéreux et de poids important susceptible de remplir les mêmes fonctions que les régulateurs équipant actuellement les moyennes et grosses installations. On the other hand, for small installations, it is unthinkable to mount a very expensive and significant regulator capable of fulfilling the same functions as the regulators currently equipping medium and large installations.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. The present invention aims to remedy this drawback.
A cet effet le procédé quelle concerne consiste a engendrer une tension qui est l'image du régime du moteur, à engendrer une tension de référence qui est l'image du régime que l'on souhaite appliquer au moteur, à comparer ces deux tensions et à agir sur un élément de contrôle de l'alimentation en air et/ou en carburant dudit moteur dans le sens d'une augmentation ou d'une diminution de son ouverture selon que la tension, image du régime du moteur est inférieure ou supérieure à la tension de référence.To this end, the method which it concerns consists in generating a voltage which is the image of the engine speed, in generating a reference voltage which is the image of the speed which it is desired to apply to the engine, in comparing these two voltages and to act on a control element of the air and / or fuel supply of said engine in the direction of an increase or a decrease in its opening according to whether the voltage, image of the engine speed is lower or higher than the reference voltage.
Pour éliminer tout risque d'apparition du phénomène de pompage, suivant un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention la tension de référence est modifiée par addition d'une tension de compensation ayant pour effet de rapprocher la tension de référence de la tension image du régime du moteur. To eliminate any risk of the pumping phenomenon appearing, according to a preferred embodiment of the method according to the invention, the reference voltage is modified by adding a compensation voltage having the effect of bringing the reference voltage closer to the image speed of the engine speed.
Le régime de fonctionnement du moteur est ainsi amené progressivement au régime de consigne. The engine operating speed is thus gradually brought to the set speed.
De préférence la tension image du régime du moteur est obtenue par la superposition d'une tension continue proportionnelle à la vitesse du moteur et d'une tension triangulaire dont la fréquence est elle-même proportionnelle au régime du moteur. Preferably, the image voltage of the engine speed is obtained by the superposition of a direct voltage proportional to the speed of the engine and a triangular voltage whose frequency is itself proportional to the engine speed.
Dans un but de simplification la tension de compensation est utilisée pour rapprocher la tension de référence de la composante continue de la tension image du régime du moteur. For the purpose of simplification, the compensation voltage is used to bring the reference voltage of the DC component closer to the image voltage of the engine speed.
Avantageusement le courant d'alimentation de l'élément de commande déterminé-par la comparaison entre la tension de référence et la tension image du régime du moteur est constitué par des impulsions de tension constante et de durée déterminée par la comparaison précitée. Advantageously, the supply current of the control element determined by the comparison between the reference voltage and the image voltage of the engine speed consists of pulses of constant voltage and of duration determined by the aforementioned comparison.
Ainsi, toute la puissance disponible est utilisée sans qu'il soit nécessaire de procéder à une quelconque dissipation d'énergie. Thus, all the available power is used without the need for any energy dissipation.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend une source de tension destinée à l'alimentation en courant continu d'une part des moyens de manoeuvre de l'élément de contrôle de l'alimentation en air et/ou en carburant du moteur et d'autre part à l'alimentation en courant continu stabilisé des composants électroniques du dispositif, un organe de détection du régime réel du moteur, un organe engendrant des signaux carrés de tension dont la durée est proportionnelle au régime réel du moteur, un intégrateur additionnant une tension continue fournie par la tension moyenne des signaux carrés précités, et une tension trangulaire dont le fréquence est proportionnelle au régime réel du moteur, un comparateur comparant la tension fournie par l'intégrateur à une tension de référence et des moyens transmettant les signaux émis par le comparateur à l'élé- ment de contrôle de l'alimentation du moteur en air et/ou en combustible. The device for implementing this method comprises a voltage source intended for the supply of direct current on the one hand to the means for operating the element for controlling the supply of air and / or fuel to the engine. and on the other hand to the stabilized direct current supply of the electronic components of the device, a member for detecting the real engine speed, a member generating square voltage signals whose duration is proportional to the real engine speed, an integrator adding a DC voltage supplied by the average voltage of the aforementioned square signals, and a triangular voltage whose frequency is proportional to the actual engine speed, a comparator comparing the voltage supplied by the integrator to a reference voltage and means transmitting the signals emitted by the comparator to the control element of the engine supply of air and / or fuel.
Les éléments de liaison entre le comparateur et l'élément de contrôle de l'alimentation du moteur comprennent au moins un amplificateur de puissance. The connecting elements between the comparator and the motor power control element include at least one power amplifier.
Suivant une forme d'exécution simple et avantageuse de l'invention, l'organe de détection du régime du moteur est un organe du type engendrant une impulsion pointue avec une fréquence proportionnelle à celle du régime réel du moteur et l'organe engendrant des signaux carrés dont la fréquence est proportionnelle au régime du moteur est constitué par un circuit monostable, l'intégrateur situé en aval de cet élément étant luimême constitué par un filtre du type RC. L'organe générateur de la tension de référence peut être constitué par n'importe quel organe susceptible de-délivrer une tension réglable et stable. According to a simple and advantageous embodiment of the invention, the engine speed detection device is a device of the type generating a sharp pulse with a frequency proportional to that of the actual engine speed and the device generating signals squares whose frequency is proportional to the engine speed is constituted by a monostable circuit, the integrator located downstream of this element being itself constituted by a filter of the RC type. The member generating the reference voltage can be constituted by any member capable of delivering an adjustable and stable voltage.
Toutefois, sucrant une forme d'exécution simple de l'invention, elle est constituée par un diviseur de tension dont l'entrée est reliée à la source d'alimentation en courant continu stabilise.However, sweetening a simple embodiment of the invention, it is constituted by a voltage divider whose input is connected to the DC power source stabilizes.
Dans le cas où l'on souhaite éliminer les risques d'apparition du phénomène de pompage en déplaçant progressivement la tension de référence au fur et à mesure que le régime réel du moteur se rapproche du régime de consigne entre l'organe générateur de la tension de référence et le comparateur, il est prévu un additionneur dont une entrée est reliée à l'organe en gendrant la tension de référenceldont l'autre entrée est reliée à la sortie du comparateur et dont la sortie est elle-même reliée à l'une des deux entrée du comparateur. In the case where it is desired to eliminate the risks of the appearance of the pumping phenomenon by gradually displacing the reference voltage as the actual speed of the motor approaches the reference speed between the voltage generating member and the comparator, an adder is provided, one input of which is connected to the member by increasing the reference voltage, the other input of which is connected to the output of the comparator, and the output of which is itself connected to one of the two comparator inputs.
De toute façon l'invention sera bien comprise a l'aide de la description qui suit en référence aux dessins annexés représentant,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exé- cution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
- Figure 1 montre un tableau synoptique classique de régulation
- Figure 2 montre le tableau synoptique du dispositif de l'invention
- Figure 3 montre les signaux carrés engendrés par le circuit monostable
- Figure 4 montre le signal émis par l'intégrateur c'està-dire le signal comprenant une composante de tension continue et une composante de tension triangulaire
- Figure 5 montre les signaux carrés délivrés par le comparateur et destinés à être envoyés, après amplification, à l'organe de contrôle de l'almentation en air et/ou en combustible du moteur
- Figure 6 montre une forme de réalisation du dispositif de l'invention.In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows with reference to the appended drawings representing, by way of nonlimiting example, a form of execution of the device for the implementation of this process.
- Figure 1 shows a classic synoptic table of regulation
- Figure 2 shows the block table of the device of the invention
- Figure 3 shows the square signals generated by the monostable circuit
- Figure 4 shows the signal emitted by the integrator, i.e. the signal comprising a DC voltage component and a triangular voltage component
- Figure 5 shows the square signals delivered by the comparator and intended to be sent, after amplification, to the control unit for the air and / or fuel supply of the engine
- Figure 6 shows an embodiment of the device of the invention.
Comme le montre la figure 1, le dispositif de l'invention1 qui est destiné à assurer automatiquement la régulation d'un moteur 2comprend un organe 3 permettant la détection du régime réel du moteur, un organe 4 comparant le régime réel du moteur au régime de consigne, c'est-à-dire au régime que l'on souhaite voir adopter, un organe 5 contrôlant l'alimentation du moteur 2 en air et/ou en carburant. Dans le cas d'un moteur à combustion interne et à allumage commandé, l'organe 5 contrôlant l'alimentation du moteur 2 en air et/ou en carburant est avantageusement constitué par une électro-vanne à noyau plongeur ou un dispositif galvanométrique relié au boisseau ou au papillon du carburateur de ce moteur. As shown in FIG. 1, the device of the invention 1 which is intended to automatically regulate an engine 2 comprises a member 3 allowing the detection of the real engine speed, a member 4 comparing the real engine speed with the engine speed setpoint, that is to say at the speed which one wishes to see adopted, a member 5 controlling the supply of engine 2 with air and / or fuel. In the case of an internal combustion engine with positive ignition, the member 5 controlling the supply of air and / or fuel to the engine 2 is advantageously constituted by a solenoid valve with a plunger core or a galvanometric device connected to the bushel or throttle valve of this engine.
Comme le montre la figure 2 dans le dispositif selon l'invention, qui est entièrement électronique, le détecteur du régime réel du moteur comprend un générateur de signaux 3a de fréquence proportionnelle au régime du moteur1 un organe 3b engendrant, à partir de signaux reçus du générateur 3a des signaux carrés de tension constante et de durée proportionnelle à la fréquence du régime réel du moteur, et un intégrateur 3c additionnant une tension constante correspondant à la tension moyenne délivrée par l'organe précité 3b et une tension triangulaire dont la fréquence est proportionnelle à la fréquence du régime réel du moteur. As shown in FIG. 2 in the device according to the invention, which is entirely electronic, the real engine speed detector comprises a signal generator 3a of frequency proportional to the engine speed1 a member 3b generating, from signals received from the generator 3a of square signals of constant voltage and duration proportional to the frequency of the actual engine speed, and an integrator 3c adding a constant voltage corresponding to the average voltage delivered by the aforementioned member 3b and a triangular voltage whose frequency is proportional at the frequency of the actual engine speed.
La figure 3 montre les signaux carrés 6 délivrés par l'organe 3b tandis que la figure 4 montre la tension délivrée par l'intégrateur 3c qui résulte de la superposition d'une tension constante 7 qui correspond à la tension moyenne de signaux carrés 6 et dont la valeur est donc proportionnelle au régime du moteur et d'une tension triangulaire 8 dont la fréquence est proportionnelle au régime du moteur. FIG. 3 shows the square signals 6 delivered by the member 3b while FIG. 4 shows the voltage delivered by the integrator 3c which results from the superposition of a constant voltage 7 which corresponds to the average voltage of square signals 6 and whose value is therefore proportional to the engine speed and a triangular voltage 8 whose frequency is proportional to the engine speed.
Dans l'exemple illustré sur la figure 6 ou l'on retrouve les organes 3a, 3b, 3c on constate que l'organe 3b est constitué par un circuit monostable tandis que l'intégrateur 3c est constitué par un circuit RC du type classique. In the example illustrated in Figure 6 where we find the bodies 3a, 3b, 3c we see that the member 3b is constituted by a monostable circuit while the integrator 3c is constituted by an RC circuit of the conventional type.
La sortie de l'intégrateur 3c est reliée à l'une 4a des entrées d'un comparateur 4 dont la sortie 4c est reliée par l'intermédiare d'un amplificateur de puissance 9 à l'organe 5 de contrôle de l'alimentation en air et/ou en combustible du moteur. L'autre entrée 4b du comparateur 4 est reliée à un organe 11 engendrant la tension de référence c'est-à-dire une tension correspondant au régime de consigne du moteur. The output of the integrator 3c is connected to one 4a of the inputs of a comparator 4, the output 4c of which is connected by the intermediary of a power amplifier 9 to the member 5 for controlling the supply of engine air and / or fuel. The other input 4b of the comparator 4 is connected to a member 11 generating the reference voltage, that is to say a voltage corresponding to the setpoint speed of the motor.
Comme le montre la figure 6, cette tension de référence peut être obtenue à partir de la tension d'alimentation du dispositif et par l'intermédiaire d'un diviseur de tension lla
Comme il a été précédemment indiqué, pour éliminer tout risque d'apparition du phénomène de pompage, le dispositif comprend entre l'organe Il générateur de la tension de référence et la deuxième entrée du comparateur 4, un org-ane compensateur de statisme 12 c'est-à-dire un organe ayant pour effet de réduire le rapport entre la variation du régime et sa valeur instantannée.As shown in Figure 6, this reference voltage can be obtained from the supply voltage of the device and via a voltage divider lla
As previously indicated, to eliminate any risk of the occurrence of the pumping phenomenon, the device comprises, between the member II generating the reference voltage and the second input of the comparator 4, an organism compensating for droop 12 c 'is to say an organ having the effect of reducing the ratio between the variation of the speed and its instantaneous value.
Cet organe 12 est en quelque sorte un additionneur qui a pour mission d'additionner, à la tension de référence délivrée par l'organe 11, une tension de compensation proportionnelle à la tension délivrée par le comparateur et qui par conséquent diminue au fur et a mesure que la tension délivrée par le comparateur 4 diminue elle-même. This member 12 is a sort of adder whose mission is to add, to the reference voltage delivered by the member 11, a compensation voltage proportional to the voltage delivered by the comparator and which consequently decreases as and measure that the voltage delivered by comparator 4 itself decreases.
On évite ainsi que la manoeuvre de l'organe contrôlant l'alimentation en air et/ou en carburant du moteur ne fasse adopter à ce dernier un régime situé au delà du régime de consigne, ce qui provoquerait un phénomène de pompage. This prevents the operation of the body controlling the air and / or fuel supply to the engine from causing the latter to adopt a speed located beyond the set speed, which would cause a pumping phenomenon.
La source d'alimentation de tout ce dispositif peut être constituée par tout moyen approprié tel que par batterie ou autre. Cependant, comme illustré sur les figures 2 et 6, la source d'alimentation 13 est avantageusement constituée par le secondaire d'un transformateur dont le primaire, non représenté sur le dessin, est lui-même alimenté par l'alternateur dont est équipé normalement le moteur à réguler. Un premier élément redresseur 14 sert à alimenter en puissance l'organe 5 de contrôle d'alimentation du moteur, tandis qu'un organe 15 de stabilisation de la tension continue est prévu pour l'alimentation des différents organes électroniques de ce dispositif. The power source of all this device can be constituted by any suitable means such as by battery or other. However, as illustrated in Figures 2 and 6, the power source 13 is advantageously constituted by the secondary of a transformer whose primary, not shown in the drawing, is itself supplied by the alternator which is normally equipped the motor to be regulated. A first rectifier element 14 is used to supply power to the motor supply control member 5, while a DC voltage stabilization member 15 is provided for supplying the various electronic components of this device.
Comme cela ressort encore des figures 2 et 6, le signal délivré par le générateur 3a est synchronisé d'une façon simple en reliant ltentrée dudit générateur à la sortie de la source de tension alternative 13 puisque cette source est elle-même synchronisée avec le régime du moteur du fait qu'elle est ellemême alimentée par un alternateur entraîné par le moteur. As can be seen from FIGS. 2 and 6, the signal delivered by the generator 3a is synchronized in a simple way by connecting the input of said generator to the output of the AC voltage source 13 since this source is itself synchronized with the speed of the engine because it is itself supplied by an alternator driven by the engine.
On obtient donc ainsi un dispositif simple, relativement bon marché, de fonctionnement très sûr et dont la précision peut être amenée à l'intérieur d'une fourchette comprise entre 0,5 et 1 % du régime de consigne. We thus obtain a simple device, relatively inexpensive, very safe to operate and whose precision can be brought within a range between 0.5 and 1% of the set speed.
Comme il va de soi l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus, mais en embrasse au con- traire toutes les variantes d'exécution. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above, but on the contrary embraces all the variant embodiments.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR7919292A FR2462562A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Electronic IC engine governor - uses compensation at reference input to prevent hunting and alternator to generate frequency proportional to speed |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR7919292A FR2462562A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Electronic IC engine governor - uses compensation at reference input to prevent hunting and alternator to generate frequency proportional to speed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2462562A1 true FR2462562A1 (en) | 1981-02-13 |
| FR2462562B1 FR2462562B1 (en) | 1983-12-23 |
Family
ID=9228323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR7919292A Granted FR2462562A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Electronic IC engine governor - uses compensation at reference input to prevent hunting and alternator to generate frequency proportional to speed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2462562A1 (en) |
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|---|---|
| FR2462562B1 (en) | 1983-12-23 |
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