EP1756542A1 - Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur - Google Patents

Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur

Info

Publication number
EP1756542A1
EP1756542A1 EP05771009A EP05771009A EP1756542A1 EP 1756542 A1 EP1756542 A1 EP 1756542A1 EP 05771009 A EP05771009 A EP 05771009A EP 05771009 A EP05771009 A EP 05771009A EP 1756542 A1 EP1756542 A1 EP 1756542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
engine
pulses
actuator
card
angular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05771009A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Binh Kim To
Olivier Lejeune
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP1756542A1 publication Critical patent/EP1756542A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/06—Testing internal-combustion engines by monitoring positions of pistons or cranks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/02—Checking or adjusting ignition timing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines

Definitions

  • the present invention relates to a method and an associated system comprising an electronic card called TIMER PCI for controlling any type of internal combustion engine, 2 or 4 stroke, petrol (mono and multi-spark), diesel (mono and multi-injection) according to an extended distribution up to four cylinders per card and according to a principle of complete autonomy of engine control which considerably discharges the real time activity of the central unit.
  • TIMER PCI electronic card for controlling any type of internal combustion engine, 2 or 4 stroke, petrol (mono and multi-spark), diesel (mono and multi-injection) according to an extended distribution up to four cylinders per card and according to a principle of complete autonomy of engine control which considerably discharges the real time activity of the central unit.
  • the system and the method according to the invention have the advantages of having a means of piloting any type of engine independently of the automobile manufacturer and / or associated equipment manufacturer and offering a means of operation open to all perspectives for the development of engine control strategies by relying on the one hand on the growing power of PC compatible microcomputers and on the other part, on a principle of complete operational autonomy which considerably discharges the real time activity of the central unit.
  • the present invention relates to a method for controlling an internal combustion engine comprising at least one actuator linked to an operating member of said engine, an electronic card comprising a programmable logic component, means for synchronizing said card as a function of the engine cycle, a central computer unit (CPU).
  • a central computer unit CPU
  • said component generates a plurality of actuator control pulses, said pulses being configurable in phase and in duration, independent, connected to the same cylinder and synchronized by an angular reference point in the engine cycle for each of the cylinders, - said pulse parameters are determined and said pulses of these parameters are assigned by a calculation program included in the microcomputer CPU to each of the physical outputs, - at least one of the actuators is controlled by a logic output signal from the card corresponding to at least one of the control pulses.
  • the generation of the pulses can be done at a frequency corresponding to the frequency of the angular coding, and in which the CPU of the microcomputer can determine the parameters at a lower frequency.
  • Synchronization can be obtained from at least one of the following sensors: * for a 2-stroke engine: an angular encoder, a 58X vehicle target; * for a 4-stroke engine: a camshaft sensor and at least: an angle encoder, or a 58X vehicle target.
  • the invention also relates to a system for controlling an internal combustion engine, comprising at least one actuator linked to an operating member of said engine, an electronic card comprising a FPGA programmable logic component, means for synchronizing said card by function of the engine cycle, an industrial microcomputer.
  • said component comprises means programmed to: - generate an angular reference point in the engine cycle for each of the cylinders, - generate a plurality of actuator control pulses configurable in phase and in duration, said pulses being independent and attached to a cylinder, - the microcomputer CPU comprises means for determining the parameters of the pulses, - means for controlling at least one of the actuator by an output signal from the card corresponding to at least one of the control pulses.
  • the synchronization means may include: - for a 2-stroke engine, at least one of the following sensors: an angular encoder, a 58X vehicle target. for a 4-stroke engine, a camshaft sensor and at least one of the following sensors: an angular encoder, a 58X vehicle target.
  • the actuator can be: an injector, a spark plug, an electromagnetic valve control, a LASER camera shot.
  • FIG. 1 shows an engine 2 controlled using a computer 1 of the PC type which comprises an electronic card 3 of the TIMER PCI type.
  • the system is synchronized with the signals of an angular coding system 9.
  • the coding system can be either an angular coder delivering "top tour” information and "top angular” information with a resolution equal to 1 ° V, 1 / 2 ° V, 1/5 ° V or 1/10 ° V knowing that the symbol "° V” indicates "crankshaft degree", ie a vehicle target of type "58X", that is to say with 60 resolution teeth 6 ° V of which 2 consecutive teeth are absent) fixed on the crankshaft of the engine 2.
  • a second synchronization sensor 10 -linked to the camshaft allows- to ensure-the recognition of the turn of the reference cylinder (traditionally cylinder n ° l) for a four-stroke engine whose combustion cycle is equal to two revolutions.
  • Reference 12 designates a block for conditioning and shaping the signals of the angular coding.
  • the TIMER PCI card is in the standard format of the PCI bus of a PC compatible microcomputer. It is responsible for generating the actuator control pulses (for example in FIG. 1: the fuel injectors 7, the spark plugs 6) via dedicated power interfaces, for example a spark generator 4 by a multi-conductor 13 or an injection power interface 11 by a multi-conductor 8, themselves connected to the card by a multi-conductor 5.
  • the TIMER PCI card essentially consists of a programmable logic component of FPGA (Field Programmable Gate Array) type, a component providing the interface with the PCI bus of the PC-compatible microcomputer, circuits ensuring the galvanic isolation of inputs / outputs and circuits providing the necessary power supplies.
  • the FPGA component contains all the functionalities carried out by the TIMER PCI card. They are described in VHDL (Very High Speed Integrated) language
  • VHSIC Hardware Description Language
  • AAC (Shaft-A-Cam) sensor -of-all-types- It allows to control 16 complex logic outputs galvanically isolated (mass decoupling) for the generation of control pulses (4 outputs per cylinder).
  • Each control pulse is configured for each motor cycle by phasing and duration.
  • the phasing is always expressed in crankshaft degree "° V” according to a selected angular precision (1 ° V, 1/2 ° V, 1/5 ° V or 1/10 ° V).
  • the duration can be expressed in crankshaft degree "° V” according to a selected angular precision (1 ° V, 1/2 ° V, 1/5 ° V or 1/10 ° V) or according to a selected temporal precision expressed in microseconds ( ⁇ s).
  • the object of this invention lies in the operating principle of the TIMER PCI card which guarantees continuous engine operability while discharging the real-time activity of the CPU (Central Processor Unit) from the industrial PC-compatible microcomputer.
  • Each cylinder has its own reference called "T
  • Combustion (Combustion Top Dead Center), knowing that the operating order of the cylinders of a 4-stroke engine is 1/3/4/2.
  • the 8 control pulses (per channel or per cylinder) can be programmed in phase and in duration compared to their TDC
  • FIG. 2 shows a block diagram of the FPGA component which shows the organization adopted. It is broken down into four completely identical sub-assemblies (from cylinder 1 to cylinder 4). Each of these block diagrams is composed of: -a generation (GEN-PMH) of a TDC specific to the cylinder considered (PMH1, PMH2-, PMH3, PMH4), in which: -
  • E4 58X vehicle target signal input (60-tooth wheel, 2 consecutive teeth of which are missing).
  • Fxy representing an internal signal characterized by the presence of a pulse defined by phasing and a duration per engine cycle on the cylinder considered x, y of 1 to 8.
  • Sxz output z (1-4) of a signal which can be the combination of the signals Fxy per engine cycle on the cylinder x
  • This distribution can be operated flexibly by programming and makes it possible to direct from 0 to 8 pulses, in any order, on any of the four physical outputs.
  • pulse we designate the basic protocol for controlling an actuator. Said pulse is characterized by the combination of two parameters: the
  • Figure-3 shows an example of generation d ! un-signal-SH ⁇ combination of ⁇ signals Fi l, FI 2, FI 3 and F14 on the reference frame PMH1 corresponding to cylinder 1.
  • the reference frame PMH1 is made up from references E2 (AAC) and E3 (Top tour).
  • Example 1 piloting a traditional 4-stroke 4-stroke petrol engine. This engine is controlled by the control of 4 ignition coils and 4 injectors. Each of these 8 actuators requires the provision of a logic output from the TIMER PCI card. Finally, each of these 8 logic outputs must have an elementary control pulse characterized by the configuration of its phasing and its duration.
  • the software configuration of the TIMER PCI card from the PC compatible microcomputer will therefore consist of generating two pulses per cylinder and assigning each of these two pulses to a separate logic output. Thus, the control of the considered engine could have been achieved without any hardware modification of the TIMER PCI card.
  • Example n ° 2 piloting a 4-cylinder diesel engine, 4-stroke common rail with multiple injections (8 injections per engine cycle). This engine is controlled by the control of 4 injectors.
  • each of these four actuators requires the provision of a logic output from the TIMER PCI card.
  • each of these 4 logic outputs must have a set of 8 elementary control pulses characterized by the configuration of their phasing and their duration.
  • the software-setting of the TIMER PCI card will therefore consist of generating 8 pulses per cylinder and assigning all of these eight pulses to a single logic output.
  • the control of the considered engine could have been achieved without any hardware modification of the TIMER PCI card.
  • TIMER PCI which constitutes the control system developed by the applicant for its needs in the field of R&D engine test benches requiring advanced engine control, it was chosen to rely on an evolving technology
  • the principle adopted in the ACEbox TM system is based on the use of a PC compatible industrial microcomputer in which one or more TIMER PCI cards are installed (a card to drive 4 cylinders).
  • the object of this invention resides in the distinction of: the management of actuator control pulses requiring precise synchronization with the revolution of the engine crankshaft (here produced by the TIMER PCI card), of the calculation of the configuration parameters of these same pulses (carried out by the CPU of the industrial microcomputer).
  • the scalability of the ACEbox TM system obtained thanks to the possibility of replacing the CPU of the industrial microcomputer by another more efficient CPU in order to guarantee a real time evaluation of the engine control calculations more and more relevant and therefore fast, is all the more efficient as this same CPU is relieved of the constraint of having to be responsible for sequencing, or synchronization, in real time of the actuator control pulses.
  • the principle of discharging the CPU of the industrial microcomputer from the constraint of guaranteeing the sequencing of the actuator control pulses is described in the block diagram of FIG. 4, in which: A designates the task for interrupting the program "B". It is responsible for taking into account all “G” events. B designates the program for evaluating the configuration parameters (phasing and duration) of the actuator control pulses.
  • - G designates the NHDL-program part of the FPGA programmable logic component of the TIMER PCI card which, on the one hand, regenerates the angular frames of reference (TDC) of the 4 cylinders in real time on the other hand, the generation of “G” events by correlation of the “E” and “F” synchronization events.
  • Dl to D4 designate the 4 identical parts of the programmable logic component FPGA of the TIMER PCI card which ensures the angular synchronization of the actuator control pulses for the 4 cylinders.
  • E designates the events originating from the angular coding system of the engine crankshaft such as an angular coder or a 58X vehicle target.
  • F designates the events resulting from the angular coding of the camshaft for a 4-stroke engine (example: AAC sensor).
  • G designates the synchronization events of the motor control parameter evaluation program. The frequency of this event is generally equal to the frequency of the "TDC Combustion" of the 4 cylinders of an engine, that is to say every half revolutions of the engine crankshaft. It can reach a frequency equal to the 58X vehicle target, i.e. every 6 ° V.
  • H designates the configuration parameters for the control pulses of the actuators controlled by the TIMER PCI card.
  • I designates the 4x4 TTL output signals (S 11 to S44 - Figure 2) for controlling the TIMER PCI card.
  • the - synoptic - of figure - 4 allows - to highlight - the-simultaneous-operation-of the TIMER PCI card and of the engine control management program of the CPU of the industrial PC.
  • the TIMER PCI card, as described, guarantees precise and rapid control of the motor according to the BCL1 loop: precise, because the definition of the parameters of the actuator control pulses can reach a resolution of 0.1 ° V and / or l ⁇ s. fast, because cutting the motor cycle to 0.1 ° V and / or l ⁇ s minimizes the response times of the control signals.
  • control parameters for the control pulses of the TIMER PCI card actuators are updated according to the BCL2 loop, the frequency of which can reach a rhythm 1800 times slower than the frequency of the BCLl loop (for example: the BCL2 loop operated every PMH Combustion on a 4-cylinder engine and the loop
  • the object of this invention resides in the operational autonomy of the TIMER PCI card which makes it possible to guarantee the continuous piloting of the motor according to the BCLl loop without requiring such intense stress on the BCL2 loop which involves the program which performs the updating. control parameters.
  • the control of the actuators of the motor continues to be ensured by the loop BCL1 with constant command and control parameters corresponding to the last update.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

La présente invention concerne système et un procédé de pilotage continu d'un moteur (2) à combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement du moteur, une carte électronique (3) comprenant un composant FPGA de logique programmable, des moyens de synchronisation (9, 10) de la carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU). Selon l'invention: - on génère par le composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, les impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine les paramètres des impulsions et on affecte les impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à chacune des sorties physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.

Description

PROCEDE ET SYSTEME POUR LE PILOTAGE CONTINU DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SUR BANC D'ESSAIS MOTEUR
La présente invention concerne un procédé et un système associé comprenant une carte électronique dénommée TIMER PCI permettant de piloter tout type de moteur à combustion interne, 2 ou 4 temps, essence (mono et multi-étincelles), diesel (mono et multi-injections) selon une distribution étendue jusqu'à quatre cylindres par carte et selon un principe de complète autonomie de contrôle du moteur qui décharge considérablement l'activité temps réel de l'unité centrale.
Jusqu'à présent, le pilotage d'un moteur se faisait, soit en utilisant des calculateurs du commerce dédiés à un usage grand public dont l'exploitation est limitée au domaine de fonctionnement du moteur défini par le constructeur automobile selon un principe de gestion centralisée de l'activité temps réel au sein du miçrocontrôleur du calculateur, soit en utilisant des équipements de contrôle spécifiques de bancs d'essais moteur R&D dont se servent les équipementiers automobiles pour développer toutes les stratégies de contrôle moteur et dont l'exploitation est limitée à une marque automobile selon un principe de gestion centralisée de l'activité temps réel au sein de l'unité centrale du système. Au contraire, le système et le procédé selon l'invention présentent les avantages de disposer d'un moyen de pilotage de tout type de moteur en toute indépendance du constructeur automobile et/ou de l'équipementier associé et offrant un moyen d'exploitation ouvert à toutes les perspectives de développement des stratégies de contrôle moteur en s 'appuyant d'une part, sur la puissance croissante des microordinateurs compatibles PC et d'autre part, sur un principe de complète autonomie opérationnelle qui décharge considérablement l'activité temps réel de l'unité centrale.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU). Selon l'invention : - on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du microordinateur à chacune des sorties physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande. La génération des impulsions peut se faire à une fréquence correspondante à la fréquence du codage angulaire, et dans lequel le CPU du micro-ordinateur peut déterminer les paramètres à une plus faible fréquence. La synchronisation peut être obtenue à partir d'au moins l'un des capteurs suivants : *pour un moteur 2 temps: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X; *pour un moteur 4 temps: un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, ou une cible véhicule 58X. L'invention concerne également un système de pilotage d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable FPGA, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, un micro-ordinateur industriel. Dans le système: • ledit composant comprend des moyens programmés pour: - générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à un cylindre, - le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de détermination des paramètres des impulsions, - des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
Les moyens de synchronisation peuvent comprendre : - pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X. pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X. L'actionneur peut être: un injecteur, une bougie d'allumage, une commande électromagnétique de soupape, un tir de caméra LASER. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, nullement limitatif, illustrée par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement la mise en œuvre de l'invention, - la figure 2 décrit la structure et l'organisation des moyens de l'invention. - la figure 3 montre un exemple de génération de signaux. - la figure 4 décrit le fonctionnement simultané de la carte électronique TIMER PCI au sein d'un micro-ordinateur industriel compatible PC.
La figure 1 montre un moteur 2 piloté à l'aide d'un ordinateur 1 de type PC qui comporte une carte électronique 3 de type TIMER PCI. Le système est synchronisé sur les signaux d'un système de codification angulaire 9. Le système de codification peut être, soit un codeur angulaire délivrant une information "top tour" et une information "top angulaire" de résolution égale à 1°V, 1/2°V, 1/5°V ou 1/10°V sachant que le symbole « °V» indique «degré vilebrequin», soit une cible véhicule de type «58X», c'est à dire présentant 60 dents de résolution 6°V dont 2 dents consécutives sont absentes) fixé sur le vilebrequin du moteur 2. Un deuxième capteur de synchronisation 10 -lié à l'arbre à cames permet- d'assurer-la-reconnaissance du- tour du cylindre de référence (traditionnellement le cylindre n°l) pour un moteur quatre temps dont le cycle de combustion est égal à deux tours. La référence 12 désigne un bloc de conditionnement et de mise en forme des signaux de la codification angulaire.
La carte TIMER PCI est au format standard du bus PCI d'un micro -ordinateur compatible PC. Elle est chargée de générer les impulsions de commande d'actionneurs (par exemple sur la figure 1 : les injecteurs de carburant 7, les bougies d'allumage 6) via des interfaces de puissances dédiées, par exemple un générateur d'étincelles 4 par un multi-conducteur 13 ou une interface de puissance d'injection 11 par un multi- conducteur 8, eux-mêmes reliés à la carte par un multi-conducteur 5. La carte TIMER PCI se compose pour l'essentiel d'un composant de logique programmable de type FPGA (Field Programmable Gâte Array), d'un composant réalisant l'interface avec le bus PCI du micro-ordinateur compatible PC, de circuits assurant l'isolation galvanique des entrées/sorties et de circuits fournissant les alimentations nécessaires. Le composant FPGA contient l'ensemble des fonctionnalités réalisées par la carte TIMER PCI. Elles sont décrites en langage VHDL (Very High Speed Integrated
Circuit « VHSIC » Hardware Description Language). L'organisation de ces fonctionnalités permet de générer jusqu'à 8 impulsions de commande par cylindre par cycle moteur, pour un moteur 2 ou 4 temps essence ou diesel jusqu'à 4 cylindres. Elle est basée sur la prise en compte de 4 entrées logiques complexes de synchronisation issues d'une part, d'un système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X, et d'autre part, d'un
capteur AAC (Arbre-A-Cames)-de-tout-typer- Elle permet de commander 16 sorties logiques complexes isolées galvaniquement (découplage des masses) pour la génération des impulsions de commande (4 sorties par cylindre). Chaque impulsion de commande est paramétrée pour chaque cycle moteur par un phasage et une durée. Le phasage est toujours exprimé en degré vilebrequin « °V » selon une précision angulaire sélectionnée (1°V, 1/2° V, 1/5 °V ou 1/10°V). La durée peut être exprimée en degré vilebrequin « °V » selon une précision angulaire sélectionnée (1°V, 1/2°V, 1/5°V ou 1/10°V) ou selon une précision temporelle sélectionnée exprimée en microseconde (μs). L'objet de cette invention réside dans le principe de fonctionnement de la carte TIMER PCI qui garantit une opérabilité continue du moteur tout en déchargeant l'activité temps réel du CPU (Central Processor Unit) du micro-ordinateur industriel compatible PC. A chaque cylindre est adoptée une référence propre appelée " PMH
Combustion" (Point Mort Haut Combustion), sachant que l'ordre de fonctionnement des cylindres d'un moteur 4 temps est 1/3/4/2. Les 8 impulsions de commande (par voie ou par cylindre) sont programmables en phase et en durée par rapport à leur PMH
"combustion" respectif.
La figure 2 montre un schéma bloc du composant FPGA qui expose l'organisation adoptée. Il se décompose en quatre sous-ensembles totalement identiques (du cylindre 1 au cylindre 4). Chacun de ces schémas blocs est composé de : -une génération (GEN-PMH) d'un PMH propre au cylindre considéré (PMH1, PMH2-, PMH3, PMH4), dans laquelle:-
• El : entrée du signal « top angulaire » du codeur angulaire (1°V, 1/2°V, 1/5°V ou 1/10°V);
• E2 : entrée du signal AAC du capteur Arbre A Cames. • E3 : entrée du signal « top tour » du codeur angulaire.
• E4 : entrée du signal de la cible véhicule 58X (roue de 60 dents dont 2 dents consécutives sont absentes). - une génération (GEN1-4) de 8 impulsions indépendantes spécifiquement rattachées au cylindre considéré, Fxy représentant un signal interne caractérisé par la présence d'une impulsion définie par un phasage et une durée par cycle moteur sur le cylindre considéré x, y de 1 à 8. - un multiplexage (MULT) des 8 impulsions précédentes afin d'assurer une distribution de celles-ci sur chacune des 4 sorties physiques, spécifiquement rattachées au cylindre considéré, Sxz : sortie z (1-4) d'un signal pouvant être la combinaison des signaux Fxy par cycle moteur sur le cylindre x Cette distribution peut être opérée de manière souple par programmation et permet d'orienter de 0 à 8 impulsions , dans un ordre quelconque, sur n'importe laquelle des quatre sorties physiques. Par impulsion, on désigne le protocole élémentaire de commande d'un actionneur. Ladite impulsion se caractérise par la combinaison de deux paramètres: le
"phasage" qui désigne la position angulaire du début ou de la fin de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré, la "durée" qui désigne, à partir du "phasage" ci-dessus, l'instant d'arrêt de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré.
La figure-3 montre un exemple de génération d!un-signal-SH~combinaison des¬ signaux Fi l, FI 2, FI 3 et F14 sur le référentiel PMH1 correspondant au cylindre 1. Le référentiel PMH1 est constitué à partir des références E2 (AAC) et E3 (Top tour).
On décrit ci-après deux exemples qui démontrent la flexibilité d'une telle organisation. Exemple n°l : pilotage d'un moteur 4 cylindres essence 4 temps traditionnel. Le pilotage de ce moteur s'effectue à travers la commande de 4 bobines d'allumage et de 4 injecteurs. Chacun de ces 8 actionneurs nécessite la mise à disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 8 sorties logiques doit présenter une impulsion élémentaire de commande caractérisée par le paramétrage de son phasage et de sa durée. Le paramétrage logiciel de la carte TIMER PCI à partir du micro-ordinateur compatible PC va donc consister à générer deux impulsions par cylindres et à affecter chacune de ces deux impulsions sur une sortie logique distincte. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réalisé sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI. Exemple n°2 : pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel, Common Rail 4 temps à injections multiples (8 injections par cycle moteur). Le pilotage de ce moteur s'effectue à travers la commande de 4 injecteurs.
Chacun de ces quatre actionneurs nécessite la mise à disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 4 sorties logiques doit présenter un ensemble de 8 impulsions élémentaires de commande caractérisées par le paramétrage de leur phasage et de leur durée. Le -paramétrage logiciel de la carte-TIMER PCI va donc consister- à- générer- 8- impulsions par cylindres et à affecter l'ensemble de ces huit impulsions sur 1 seule sortie logique. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réaliser sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI.
Lorsqu'on analyse le principe opérationnel des calculateurs automobiles qui garantissent le contrôle moteur d'un véhicule du commerce, la commande des actionneurs, qui nécessitent une synchronisation précise avec la révolution du vilebrequin moteur, est opéré par le CPU (Central Processor Unit) du calculateur dédié au contrôle moteur. En considérant l'exemple n°2, du pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel Common Rail 4 temps à injections multiples (8 injections par cycle moteur), cela signifie que le CPU du calculateur dédié au contrôle moteur est chargé de : - gérer le pilotage de 32 impulsions (8 impulsions x 4 cylindres) par cycle moteur à partir de la cible véhicule permettant de repérer la position angulaire du vilebrequin moteur, - calculer en fonction des conditions de fonctionnement du moteur les 64 paramètres de commande (phasage et durée des 32 impulsions) par cycle moteur. On peut également établir ce même constat en analysant le principe opérationnel des systèmes de développement en contrôle moteur avancé des bancs d'essais moteur R&D dont disposent les constructeurs et les équipementiers automobiles. Dans le cadre du développement du système ACEbox™ équipé de la carte
TIMER PCI qui constitue le système de pilotage développé par la demanderesse pour ses besoins dans le domaine des bancs d'essais moteur R&D nécessitant un contrôle moteur avancé, il a été choisi de miser- sur une technologie évolutiverLe principe adopté dans le système ACEbox™ est basé sur l'utilisation d'un micro-ordinateur industriel compatible PC dans lequel est installé une ou plusieurs cartes TIMER PCI (une carte pour piloter 4 cylindres). L'objet de cette invention réside dans la distinction de : la gestion des impulsions de commande des actionneurs nécessitant une synchronisation précise avec la révolution du vilebrequin moteur (ici réalisée par la carte TIMER PCI), du calcul des paramètres de configuration de ces mêmes impulsions (réalisé par le CPU du micro-ordinateur industriel). En effet, l'évolutivité du système ACEbox™ obtenue grâce à la possibilité de remplacer le CPU du micro-ordinateur industriel par un autre CPU plus performant en vue de garantir une évaluation temps réel des calculs du contrôle moteur de plus en plus pertinente et donc rapide, est d'autant plus efficace que ce même CPU est déchargé de la contrainte de devoir se charger du séquençage, ou synchronisation, en temps réel des impulsions de commande des actionneurs. Le principe de décharge du CPU du micro-ordinateur industriel de la contrainte de garantir le séquençage des impulsions de commande des actionneurs est décrit dans le synoptique de la figure 4, dans laquelle : A désigne la tâche d'interruption du programme « B ». Elle est chargée de prendre en compte tous les événements « G ». B désigne le programme d'évaluation des paramètres de configuration (phasage et durée) des impulsions de commande des actionneurs. Ce programme doit également garantir l'évaluation de tous les autres paramètres de configuration de tous les actionneurs du moteur. - G— désigne la partie du-programme-NHDL- du- composant de logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure, d'une part, la régénération en temps réel des référentiels angulaires (PMH) des 4 cylindres et, d'autre part, la génération des événements «G» par corrélation des événements de synchronisation «E» et «F». Dl à D4 désignent les 4 parties identiques du composant de logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure la synchronisation angulaire des impulsions de commande des actionneurs pour les 4 cylindres. E désigne les événements issus du système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X. F désigne les événements issus de la codification angulaire de l'arbre à cames pour un moteur 4 temps (exemple : capteur AAC). G désigne les événements de synchronisation du programme d'évaluation des paramètres du contrôle moteur. La fréquence de cet événement est généralement égale à la fréquence du « PMH Combustion » des 4 cylindres d'un moteur c'est à dire toutes les demie révolutions du vilebrequin moteur. Elle peut atteindre une fréquence égale à la cible véhicule 58X c'est à dire tous les 6°V. H désigne les paramètres de configuration des impulsions de commande des actionneurs pilotés par la carte TIMER PCI. I désigne les 4x4 signaux de sortie TTL (S 11 à S44 - figure 2) de pilotage de la carte TIMER PCI. Le- synoptique- de la figure- 4 permet- de mettre en 'évidence- le-fonctionnement- simultané de la carte TIMER PCI et du programme de gestion du contrôle moteur du CPU du PC industriel. La carte TIMER PCI, telle que décrite, garantit un pilotage précis et rapide du moteur selon la boucle BCL1 : précis, car la définition des paramètres des impulsions de commande des actionneurs peut atteindre une résolution de 0,1 °V et/ou lμs. rapide, car le découpage du cycle moteur à 0,1 °V et/ou lμs permet de minimiser les temps de réponse des signaux de commande. Les paramètres de commande des impulsions de commande des actionneurs de la carte TIMER PCI sont mis à jour selon la boucle BCL2 dont la fréquence peut atteindre un rythme 1800 fois moins rapide que la fréquence de la boucle BCLl (par exemple : la boucle BCL2 opérée tous les « PMH Combustion » sur un moteur 4 cylindres et la boucle
BCLl tous les 0,1° V). L'objet de cette invention réside dans l'autonomie opérationnelle de la carte TIMER PCI qui permet de garantir le pilotage continu du moteur selon la boucle BCLl sans nécessiter une sollicitation aussi intense de la boucle BCL2 qui fait intervenir le programme qui effectue la mise à jour des paramètres de commande. Ainsi, dans un cas extrême où l'on serait conduit à interrompre la boucle BCL2, le pilotage des actionneurs du moteur continue à être assuré par la boucle BCLl avec des paramètres de commande et de contrôle constants correspondant à la dernière remise à jour.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant FPGA de logique programmable, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU), caractérisé en que: - on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à chacune des sorties physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commander-
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel la génération desdites impulsions se fait à une fréquence correspondante à la fréquence du codage angulaire, et dans lequel le CPU du micro-ordinateur détermine les paramètres à une plus faible fréquence.
3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la synchronisation est obtenue à partir d'au moins l'un des capteurs suivants : * pour un moteur 2 temps: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X; * pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
4) Système de pilotage d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable FPGA, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, un micro-ordinateur industriel, caractérisé en que: • ledit composant comprend des moyens programmés pour: - générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à un cylindre, « le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de .détermination des paramètres des impulsions, • des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de là carte correspondant à au moins une des impulsions"de commande7"
5) Système selon la revendication 4, dans lequel les moyens de synchronisation comprennent : pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X. pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X. 6) Système selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel l'actionneur est: un injecteur, une bougie d'allumage, une commande électromagnétique de soupape, un tir de caméra LASER.
EP05771009A 2004-05-07 2005-05-04 Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur Withdrawn EP1756542A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0405010A FR2869991B1 (fr) 2004-05-07 2004-05-07 Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur
PCT/FR2005/001173 WO2005116605A1 (fr) 2004-05-07 2005-05-04 Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1756542A1 true EP1756542A1 (fr) 2007-02-28

Family

ID=34945492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05771009A Withdrawn EP1756542A1 (fr) 2004-05-07 2005-05-04 Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7653476B2 (fr)
EP (1) EP1756542A1 (fr)
JP (1) JP4709832B2 (fr)
KR (1) KR20070014193A (fr)
CA (1) CA2565076A1 (fr)
FR (1) FR2869991B1 (fr)
WO (1) WO2005116605A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2906366B1 (fr) * 2006-09-27 2009-01-09 Inst Francais Du Petrole Systeme de supervision de bancs d'essais moteur independant du type de bancs d'essais moteur
CN103742325B (zh) * 2013-12-16 2016-04-27 天津大学 发动机喷油器模拟控制系统
CN103711629A (zh) * 2013-12-16 2014-04-09 天津大学 汽油机喷油器模拟控制通讯电路
CN112711205A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中电智能科技有限公司 可编程电子控制器单元

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1016047B (de) 1954-09-18 1957-09-19 Carl Schnell Maschinenfabrik Zerkleinerungsgeraet mit rotierender, durch einen Motor angetriebener Messerwelle zum Zerkleinern landwirtschaftlicher Produkte
FR2133288A5 (fr) 1971-04-15 1972-11-24 Penhoet Loire Atlan Chan
GB1586474A (en) * 1976-06-16 1981-03-18 Lucas Industries Ltd Internal combustion engine having an operation timing control system
JPS5664130A (en) * 1979-10-29 1981-06-01 Aisin Warner Ltd Control device for car by card
SG46475A1 (en) * 1989-06-07 1998-02-20 Electra Int Pty Ltd Computer-aided engine diagnostic system
JPH04209953A (ja) * 1990-11-30 1992-07-31 Honda Kinzoku Gijutsu Kk コンピュータによるエンジンの制御方法
JPH04337440A (ja) * 1991-05-15 1992-11-25 Daifuku Co Ltd エンジンパレット
US5201296A (en) * 1992-03-30 1993-04-13 Caterpillar Inc. Control system for an internal combustion engine
JPH05322707A (ja) * 1992-05-25 1993-12-07 Mitsubishi Motors Corp エンジン台上運転時の制御方法
GB2270177B (en) * 1992-08-31 1995-11-22 Silicon Systems Inc Programmable system for the synchronization of an electronic angular position indicator
JPH06288871A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Hino Motors Ltd 同期撮影装置
JPH0954019A (ja) * 1995-08-15 1997-02-25 Toyota Motor Corp テストベンチ用ｅｃｕのパラメータ調整方法およびその装置
US5908455A (en) * 1996-10-07 1999-06-01 Hewlett-Packard Company High performance automotive diagnostics instrumentation architecture
US5978862A (en) * 1997-08-08 1999-11-02 Toshiba America Information Systems, Inc. PCMCIA card dynamically configured in first mode to program FPGA controlling application specific circuit and in second mode to operate as an I/O device
JP3708715B2 (ja) * 1998-07-16 2005-10-19 東京メータ株式会社 内燃機関試験装置
JP2000047883A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Denso Corp タスク制御方法および記録媒体
JP2000155074A (ja) * 1998-11-20 2000-06-06 Toyota Motor Corp 汎用計測制御システム
JP2001003793A (ja) * 1999-06-22 2001-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼制御システム、及び、内燃機関の燃焼制御方法
JP2001124232A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Nabco Ltd 電磁弁制御方法，電磁弁制御装置および電磁弁制御プログラムを記録した記録媒体
US6257205B1 (en) * 1999-12-22 2001-07-10 Ford Global Technologies, Inc. System for controlling a fuel injector
US6600959B1 (en) * 2000-02-04 2003-07-29 International Business Machines Corporation Method and apparatus for implementing microprocessor control logic using dynamic programmable logic arrays
DE10147484B4 (de) 2001-09-26 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung von Aktoren, insbesondere von Aktoren zur Kraftstoffeinspritzung bei Einspritzmotoren
DE10160476B4 (de) * 2001-12-08 2004-09-30 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Motorsteuerung bei Verkehrsmitteln
US6891417B2 (en) * 2003-07-02 2005-05-10 Intel Corporation Circuits and methods for alignment of signals in integrated circuits

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005116605A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4709832B2 (ja) 2011-06-29
KR20070014193A (ko) 2007-01-31
JP2007536548A (ja) 2007-12-13
WO2005116605A1 (fr) 2005-12-08
CA2565076A1 (fr) 2005-12-08
FR2869991B1 (fr) 2006-06-23
US7653476B2 (en) 2010-01-26
FR2869991A1 (fr) 2005-11-11
US20080009998A1 (en) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0647774B1 (fr) Système d'acquisition et de traitement instantané de données pour le contrÔle d'un moteur à combustion interne
Vulli et al. Time-frequency analysis of single-point engine-block vibration measurements for multiple excitation-event identification
FR2526944A1 (fr) Installation permettant d'effectuer automatiquement le diagnostic d'un moteur a combustion interne a quatre temps
FR2734322A1 (fr) Procede de reconnaissance de la phase des cylindres d'un moteur multicylindres a combustion interne a cycle a quatre temps
EP0576334A1 (fr) Procédé de repérage cylindres pour le pilotage d'un système d'injection électronique d'un moteur à combustion interne
EP1756542A1 (fr) Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur
FR2811713A1 (fr) Procede et dispositif d'equilibrage d'un moteur a combustion interne
BRPI0512436A (pt) operação de um motor sem um sensor do came
US5806488A (en) Electronic engine timing
WO2005026515A3 (fr) Dispositif et procede permettant de commander les operations d'un moteur a combustion interne equipe d'un systeme d'injection electronique
EP1747367A1 (fr) Procede et systeme pour le pilotage universel de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur
WO2005026519A3 (fr) Systeme de regulation de carburant electronique destine a de petits moteurs
Corti et al. Real-time evaluation of imep and rohr-related parameters
Guillemin et al. Combustion parameters estimation based on knock sensor for control purpose using dedicated signal processing platform
FR2459467A1 (fr) Dispositif de mesure des parametres du diagramme de fonctionnement des machines a piston
FR2799241A1 (fr) Procede et dispositif pour detecter l'etat actif d'un cylindre d'un moteur a combustion interne a 6 ou 12 cylindres
EP2655865A1 (fr) Controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile par signal d'ionisation
AU681614B2 (en) Electronic engine timing
FR3090858A1 (fr) Synchronisation d’un moteur à combustion interne
FR3047275A1 (fr) Gestion des gouttes residuelles sur les injecteurs
FR2999040A1 (fr) Procede et dispositif de combinaison de signaux
FR2925592A3 (fr) Dispositif pour produire un signal de synchronisation du cycle de fonctionnement d'un moteur a combustion interne
JP2005146854A (ja) 内燃機関の筒内圧検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20061207

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20101229

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20121201