FR2575225A1 - Procede de commande en boucle fermee de la vitesse au ralenti d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE COMMANDE EN BOUCLE FERMEE DE LA VITESSE AU RALENTI D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. LE PROCEDE CONSISTE ESSENTIELLEMENT, EN UTILISANT UNE UNITE CENTRALE ELECTRONIQUE 9 ET DIFFERENTS CAPTEURS 11, 13, 14 A DETERMINER UNE QUANTITE D'AIR SUPPLEMENTAIRE FOURNIE AU MOTEUR EN PERIODE DE DECELERATION QUAND LA VITESSE DE ROTATION PASSE PAR UN CERTAIN NOMBRE DE VALEURS PREDETERMINEES. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE DE VEHICULES AUTOMOBILES.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de commande en boucle
fermée de la vitesse au ralenti dans un moteur à combustion interne, et concerne plus particulièrement un procédé de ce genre qui permet d'éviter que le moteur cale à la transition de son fonctionnnement de la condition de décélération avec le papillon complètement fermé à la condition de commande
en boucle fermée de la vitesse au ralenti.
En général, un moteur à combustion interne peut facilement caler en raison d'une diminution de sa vitesse lorsqu'il fonctionne au ralenti pendant que la température de l'agent de refroidissement est basse ou lorsqu'il est fortement chargé par des charges électriques comme les phares, une soufflerie électrique, un conditionneur d'air, etc.. dans un véhicule équipé avec ce moteur. Dans le but d'éliminer cet inconvénient, un procédé de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti a été proposé, par exemple par la demande de brevet japonais n' 55-98-628 qui consiste à régler une valeur voulue au ralenti en fonction de la charge du moteur, à détecter la différence entre la vitesse réelle et la vitesse voulue au ralenti et à fournir de l'air supplémentaire au moteur dans une quantité qui correspond à la différence détectée de manière à réduire au minimum cette dernière et à contrôler ainsi le moteur à la vitesse
voulue au ralenti.
Selon ce procédé, si la commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti est, effectuée quand le moteur décélère vers la région de ralenti avec le papillon complètement fermé, sa vitesse peut diminuer brusquement en fonction de sa température et de la charge électrique, comme le conditionneur d'air. Ainsi, même si la commande
en boucle fermée de la vitesse au ralenti mentionnée ci-
dessus démarre immédiatement après la chute brusque de la vitesse du moteur, elle ne peut suivre immédiatement cette diminution brusque de vitesse pour fournir la quantité voulue d'air supplémentaire du moteur, et il en résulte souvent que ce dernier cale. Pour pallier cet inconvénient, un procédé de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti a été proposé, par exemple par la demande de brevet japonais n 55-98.629. Selon ce procédé, à la transition depuis la condition de décélération vers la condition de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti, la quantité d'air supplémentaire est contrôlée en mode de décélération dans lequel la quantité d'air supplémentaire nécessaire pour maintenir le moteur à la vitesse voulue au ralenti est estimée à l'avance à la fin de la transition du fonctionnement du moteur et la quantité estimée d'air supplémentaire est préalablement fournie au moteur avant le démarrage de la commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti, assurant ainsi une transition régulière -vers
le fonctionnement au ralenti.
Cependant, même si cette commande en mode de décélération de quantité d'air supplémentaire est appliquée avant la fin de la transition du fonctionnement du moteur jusqu'à la condition de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti, par exemple lorsque l'embrayage est dégagé pour désaccoupler le moteur des roues motrices, ou lorsque le moteur tourne vite, la vitesse de ce dernier peut diminuer brusquement très au-dessous de la vitesse voulue au ralenti, ce dont il résulte un retard de commande du moteur à la vitesse voulue au ralenti même si de l'air supplémentaire a été préalablement fourni par le procédé ci-dessus avant le démarrage de la commande en boucle fermée. Dans le but de pallier cet inconvénient, la quantité d'air supplémentaire fournie préalablement vant le démarrage de la commande en boucle fermée est augcmentée d'une valeur prédéterminée et la vitesse du moteur n atteint pas rapidement la vitesse au ralenti a une décéleration faibleo Ainsi, ce procédé ne peut ré-soudre le problème du retard à la commande du moteur
la vitesse voulue au ralenti.
L'invention a été faite pour éliminer le retard au démarrage de la commande en boucle ferméee ce retard étan-t- inhérent aux procédés conventionnels de commande en boucle fermée de la vitesse au ralentio Un objet de l'invention est donc d'éviter que le mtoteur cale même si sa vitesse décroit brusquement pendant sa décélération vers la région de commande en boucle fermée de la vitesse au ralencti Un autre objet de l'invention est d'assurer cque le moteur ne cale pas, môme s'il supporte une forte charge électrique pendant sa décélération vers la région de commande en boucle fermee de la vitesse au ralenti L'invention concerne donc un procédé de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti d'un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission; un papillon disposé dans la tubulure d'admission, un passage d'air supplémentaire en dérivation sur le papillon dans la tubulure d'admission1 et une soupape de commande disposée dans le passage d'air supplé!mentaire pour contrôler la quantité d'air supplémentaire fourn.ie au moteur, dans lequel la vitesse de rotation du moteur est détectée pendant son fonctionnement au ralenti et la soupape de commande à une période d'ouverture contrôlée en boucle fermée en fonction d'une différence entre la vitesse détectée du moteur et la vitesse voulue au ralenti, ce procédé consistant: (a) à régler plusieurs valeurs prédéterminées de vitesse du moteur supérieures à la valeur voulue de vitesse au ralenti, (b) à déterminer celle des différentes valeurs prédéterminées de vitesse à laquelle A* la vitesse du moteur a décru icrsqu'il décélère vers la valeur voulue de vitesse au ralernti; (c) à détecter un taux de décroissance de vitesse du moteur jusqu'à l'une des valeurs prédéterminées à laquelle il a été déterminé que la vitesse a décrû; id) a déterminer une quantité d'air supplémentaire fournie par la soupape de commande correspondant à celle des valeurs prédéterminées de vitesse du moteur déterminées à la phase (b) et au taux de décroissance détectée à la phase (c); et (e) à commander la soupape de commande pour qu'elie soit ouverte sur la base de la quantité d'air supplémentaire déterminée à
la phase (d).
De préférence, la quantité précitée d'air supplémentaire fournie par la soupape de commande est
réglée à une valeur inférieure à celle des valeurs prédé-
terminées des vitesses du moteur détectée à la phase (c) qui est la plus proche de la valeur voulue de vitesse
au ralenti.
De préférence également, la quantité d'air supplémentaire fournie par la soupape de commande est réglée à une valeur supérieure au taux de décroissance de la vitesse du moteur détectée à la phase (d) qui est
la plus grande.
De préférence encore, la soupape de commande n'est ouverte que lorsque le taux de décroissance de la vitesse du moteur détectée à la phase (d) est supérieure
à une valeur prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, l'invention concerne un procédé pour un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission,, un papillon placé
dans la tubulure d'admission, un passage d'air supplé-
mentaire en dérivation sur le papillon dans la tubulure d'admission, une soupape de commande disposée dans le
passage d'air supplémentaire pour commander une quantité-
d'air supplémentaire fournie au moteur et au moins un dispositif électrique entrainé par le moteur, dans lequel la vitesse de rotation du moteur est détectée pendant son fonctionnement au ralenti et la soupape de commande à une période d'ouverture commandée en boucle fermée en fonction d'une différence entre la valeur détectée de la vitesse du moteur et une valeur voulue de la vitesse au ralenti, le procédé consistant: (a) à régler plusieurs valeurs prédéterminées de vitesse du moteur supérieure à sa valeur voulue de vitesse au ralenti, (b) à détecter
la valeur d'une charge impliquée au moteur par le dispo-
sitif électrique lorsque le moteur décélère vers la vitesse de rotation voulue au ralenti, (c) à déterminer celle desdites valeurs prédéterminées de vitesse au ralenti à laquelle le moteur est arrivé lorsqu'il décélère vers la valeur voulue de vitesse au ralenti, (d) à détecter un taux de décroissance de la vitesse du moteur jusqu'à celle des valeurs prédéterminées de vitesse du moteur pour laquelle il est déterminé que la vitesse de rotation a diminué, (e) à déterminer une quantité d'air supplémentaire fournie par la soupape de commande correspondant à celle des valeurs prédéterminées de la vitesse du moteur, déterminée à la phase (c) et du taux de décroissance détecté à la phase (d), (f) -à corriger la quantité d'air supplémentaire déterminée en (e) en fonction de l'amplitude de la charge du dispositif électrique détectée à la phase (b), et (g) à commander la soupape de commande pour qu'elle s'ouvre sur la base de la quantité d'air supplémentaire déterminée à la phase (d).
De préférence, le moteur, comporte une géné-
ratrice qu'il entraine pour fournir l'alimentation électrique au dispositif électrique, l'amplitude de la charge appliquée par le dispositif électrique sur le moteur étant détectée sur la base de la vitesse détectée du moteur et d'une valeur d'un paramètre indiquant les conditions
de production de courant de la génératrice.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la
description qui va suivre d'un exemple de réalisation
et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: La figure 1 est un schéma simplifié illustrant l'ensemble de la disposition d'un système de commande en boucle fermée de vitesse au ralenti, destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention,
Les figures 2A et 2B sont des courbes desti-
nées à expliquer le procédé de commande en boucle fermée de vitesse au ralenti selon l'invention, montrant la manière de modifier la vitesse du moteur Ne et le rapport d'ouverture DOUT d'une soupape de commande de quantité d'air supplémentaire en fonction de l'écoulement du temps,
La figure 3 est un organigramme d'un sous-
programme d'exécution des calculs du rapport d'ouverture de la soupape,
La figure 4 est un organigramme d'un sous-
programme d'injection d'air selon l'invention, La figure 5 est une courbe illustrant la relation entre une valeur E d'un signal de condition de production et un rapport d'ouverture de soupape DEx, La figure 6 est un graphe illustrant la relation entre un terme DE de charge électrique et une période de réglage TSAE d'un temporisateur d'injection d'air, et La figure 7 est un tableau de réglage d'une
période TSAM du temporisateur d'injection d'air.
La figure 1 représente donc un dispositif de commande en boucle fermée de vitesse au ralenti auquel s'applique le procédé selon l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à combustion interne qui peut être par exemple un moteur à quatre cylindres e-t sur!equel est fixée une tubulure d'admission 3 avec n filtre à air 2 monté à son extrémité ouverte et une tubulure d'éc-happement 42 respectivement sur le coté d'admission et sur le côté dV-chappement du moteur Io Un papillon 5 est disposé dans la tubulure d'admission 3 et une conduite d'air 8 débouche par une extrémité 8a à la tubulure d'admission 3 dans une position en aval du papillon 5. L'autre extrémité de la conduite d'air 3 communique avec l'atmosphère et porte un filtre à air o 7. Une soupape de commande de quantité d'air supplémentaire (appelée ci-après simplement "soupape de commande") 6 est disposée dans la conduite d'air 8 pour commander la quantite d'air supplémentaire fournie au moteur 1 par
la conduite 8. Cette soupape de commande 6 est une électro-
vanne du type normalement fermé et il comporte un électro-
aimant 6a et un obturateur 6b destinés à ouvrir la conduite 8 quand l'électro-aimant 6a est excité Lélectro-aimant 6a est connecté électriquement à une unité de commande électronique (appelée ci-après "ECU") 9. Des injecteurs de combustible 10 sont montés de manière à faire saillie dans la tubulure d'admission 3 dans des positions entre le moteur 1 et l'extrémité ouverte 8a de la conduite d'air 8 et ils sont reliés à une pompe à combustible, non représentée2 et ils sont également connectés électriquement
à la ECU 9.
Un capteur 11il d'ouverture de papillon (Oth) est accouplé avec le papillon 5 et un capteur (PBA) 13 de pression absolue communique avec la tubulure d'admission 3 par une conduite 12 dans une position en aval de l'extrémité ouverte 8a de la conduite d'air 82 tandis qu'un capteur 14 de position angulaire du moteur (Ne) est monté sur le corps du moteur 1. Tous ces capteurs sont connectés électriquement à la ECU 9. Le capteur Ne 14 produit successivement un signal d'angle de vilebrequin 3 - (appelé ciaprès "signal TDC") à une position angulaire du vilebrequin avant une position angulaire prédéterminée par rapport au poinrt mort h 1DC) au début de la course a'admission de chaque c-l.indre et il fournit le signal
TDC à la E^U 9.
La réfIrence 15 désigne des appareils élec-
triques comme des phares, un ventilateur de radiateur, un ventilateur de chauffage, dont une extrémité est connectée électriquement à un point de jonction 16a par des commutateurs respectifs i5a tandis que l'autre extrémité est à la masse. Entre le point de jonction 16a et la masse se trouve en parallèle une batterie 16, une génératrice de courant alternatif 17 et un régulateur 18 qui fournit le courant d'excitation à la génératrice 17 en réponse à la charge des appareils électriques 15. Une borne 18a de sortie de courant d'excitation du régulateur 18 est connectée à une première borne 17a d'entrée de courant d'excitation de la génératrice 17 par un capteur de production de condition 19. Ce capteur 19 fournit à la ECU 9 un signal représentant l'état de production de courant de la génératrice 17 (par exemple un signal E dont le niveau de tension correspond au courant d'excitation fourni
par le régulateur 18 à la génératrice 17).
La génératrice 17 est accouplée mécaniquement avec un arbre de sortie, non représenté, du moteur 1 pour être entrainé par ce dernier et elle fournit aux appareils électriques 15 un courant électrique quand les commutateurs respectifs 15a sont fermés. Quand la puissance nécessaire pour alimenter les appareils électriques dépasse la capacité de production de la génératrice 17, la batterie d'accumulateurs 16 fournit à son tour un courant électrique pour compenser le manque. La ECU reçoit des signaux de paramètres de conditions de fonctionnement du moteur provenant respectivement du capteur 11 d'ouverture de papillon, du capteur 13 de pression absolue et du capteur Ne 14 et un signal de condition de production provenant du capteur 19 de condition de production. La ECU 9 comporte un circuit d'entrée 9a remplissant des fonctions comme la mise en forme d'ondes et le décalage de niveaux de tension des signaux d'entrée, ainsi que de conversion de signaux analogiques en des signaux numériques, une unité centrale de traitement 9b (appelée ci-après "CPU"), une mémoire 9c pour mémoriser des programmes de calcul exécutés par la CPU 9b et les résultats des calculs et un circuit de sortie 9d qui délivre des signaux d'attaque aux ingénieurs de combustible 10 et à la soupape de commande 9. La ECU 9 détecte les conditions de fonctionnement du moteur et les conditions de charge du moteur, comme des charges électriques basées sur les valeurs des signaux de paramètres de conditions du moteur et une valeur de signal de condition de production, et elle règle une valeur voulue de vitesse au ralenti appliquée pendant le fonctionnement au ralenti du moteur en réponse à ces conditions détectées. La ECU 9 calcule également la quantité de combustible à fournir au moteur 1 (c'està-dire la période d'ouverture des injecteurs de combustible 10) et la quantité d'air supplémentaire (c'està-dire le rapport d'ouverture DOUT de la soupape de commande 6) pour fournir aux injecteurs 10 et à la soupape de commande 6 des signaux
d'attaque en réponse aux résultats respectifs des calculs.
L'électro-aimant 6a de la soupape de commande 6 est excité pour ouvrir l'obturateur 6b pendant une période d'ouverture correspondant au rapport d'ouverture calculé par la ECU 9 de manière qu'une quantité voulue d'air supplémentaire correspondant à la période d'ouverture de la soupape soit fournie au moteur 1 par la conduite
d'air 8 et la tubulure d'admission 3.
Si la quantité d'air supplémentaire est augmentée par le réglage de la période d'ouverture de la soupape de commande 6 -à une valeur plus grande, une plus grande quantité de mélange est fournie au moteur 1 pour augmenter sa puissance de sortie, ce qui augmente par conséquent sa vitesse. Par ailleurs, si la période d'ouverture de la soupape est réglée à une valeur plus faible, une moindre quantité de mélange est fournie au moteur, ce qui réduit sa vitesse. De cette manière, la vitesse du moteur est contrôlée par la quantité d'air supplémentaire, c'est-à-dire la période d'ouverture de la soupape de commande 6 pendant le fonctionnement du
moteur au ralenti.
Les injecteurs de combustible 10 sont ouverts chacun pendant une période d'ouverture calculée par le ECU 9 pour fournir au moteur 1 la quantité voulue de combustible. Le procédé selon l'invention sera maintenant décrit en regard de la figure 2 qui montre une manière de changer la vitesse Ne du moteur et le rapport DOUT d'ouverture de la soupape 6 de commande de quantité d'air
supplémentaire par rapport au temps.
Selon l'invention, une première, une seconde et une troisième valeurs prédéterminées NSAl, NSA2, NSA3, sont prévues et réglées à des valeurs intermédiaires entre une valeur de vitesse prédéterminée NA et la Iimite
supérieure NH de la valeur voulue de vitesse au ralenti.
Quand la vitesse du moteur décroît en passant par chacune des valeurs prédéterminées NSA1, NSA2 et NSA3, la différence entre la vitesse réelle du moteur et une valeur précédente de cette vitesse, c'est-à-dire le taux de décroissance Ne est détectée. Si ce taux de décroissance / Ne est supérieur à une valeur prédéterminée NSA, le rapport DOUT d'ouverture de la soupape de commande 6 est réglé et maintenu à une valeur prédéterminée DSA (par exemple 100% ou éventuellement 80% en fonction de la surface d'ouverture de la soupape de commande 6) pendant une période égale à la somme d'une période déterminée par la valeur de vitesse prédéterminée franchie et le taux de décroissance L Ne, -- une période déterminee par la charge appliquée par es appareils electriques 15, afin de fournir de l'air supplémentaire au moteu-r 1 (appelé ci-après "co.Lmande i9nrjection d aira)o, Plus particulièrement, quand le moteur s* trouve en condition de décélération vers la vitesse voulue au ralenti avec le papillon complètement fermé,
etC quand la vitesse Ne est inférieure a la valeur pré-
ciétermninée NA (5 1 instant tl de la figure 2)D le rapport dDouverture DOUT de la soupape de commande 6 est réglé a une valeur initiale DXREF + DE appliquée au début de la coa,utiancde en boucle fermée (période t13cl4 quand7 le moteur décélère le long du trait plein a de la figure 2 période t8-tl! quand le moteur décélère le long du trait mixte b e-t période t-ll-t14 quand le moteur décélère
le long du trait pointillé c) en (B) sur la figure 2.
Quand le moteur décélère lentement le l.ong du trait plein a de la figure 2D cheque fois que sa vitesse Ne passe 2 par la premiare, la seconde ou la troisième valeurs prièe predecerminees NSAl! NSA2, NSA3 a l'instant t5D t9 ou tl2, le taux de décroissance û Ne est obtenu. Etant donné que le taux de décroissance Ai Ne présente une valeur inerieure aà la valeur prédéterminée A NSA quand le moteur d écleère le long du trait plein a, il est d.e'terminé que le moteur 1 se trouve en état de décélération lente à l une des valeurs de sitesse prédéterminées et par conséquent, de l'air supplémentaire est fourni continuellement au moteur avec un rapport d"ouverture cde soupape égal à la valeur initiale établie DXREP + DE a partir de l'instant tl; la vitesse du moteu décropit au-dessous de la valeur de vitesse prédéterminée NA à l'instant t13 et atteint la limite supérieure NH de la vitesse voulue au ralenti à laquelle la commande en boucle ferméee démarre (appelée "commande de mode de décéléraction")o En fournissant au moteur une quantité -d'air supplémentaire déterminée dans un mode de ---iraion à partir du moment o la vitesse du moteur 70e dû oit au-dessous de la valeur de vitesse prédéterminée ib jusqu au moment ou la vitesse du moteur atteint la limite supérieure NH de vitesse voulue au ralenti, à laquelle la commande démarre en mode de boucle fermée, mentionnee ci-dessus, la transition à la commande de mode en boucle fermée peut se faire régulièrement Sans que la vitesse du moteur ne décroisse
très au-dessous de la vitesse voulue au ralenti.
A partir de i'instant t13, la vitesse du - moteur décroît au-dessus de la limite superieure NH de la vitesse voulue au ralenti, le rapport d'ouverture DOUT de la soupape de commande 6 est commandé en bout!e fermée en fonction de la différence entre la vitesse voulue au ralenti et la vitesse réelle du moteur de manière à maintenir cette dernière à une valeur entre la limite supérieure NH et une limite inférieure NL inférieure d'une
valeur prédéterminée à la valeur supérieure NH.
Lorsqu'une transition se produit dans le fonctionnement du moteur de l'état de ralenti à l'état d'accélération par l'ouverture de papillon 5 (après l'instant t14 de la figure 2A), le rapport d'ouverture de soupape DOUT diminue progressivement à partir d'une valeur initiale réglée immédiatement avant l'ouverture du papillon 5 jusqu'à zéro (après l'instant t14 de la
figure 2B; appelée ci-après "commande de mode d'accélé-
ration"). Ainsi, en diminuant progressivement la quantité d'air supplémentaire de la manière indiquée ci-dessus, la transition du fonctionnement du moteur de l'état de
ralenti à l'état d'accélération peut. se faire progres-
sivement.
Quand la vitesse du moteur Ne décroît brus-
quement, par exemple le long du trait mixte b de la figure 2A, le taux de croissance LNe de la vitesse du moteur détecté quand la première valeur prédéterminée NSA1 (à l'instant t2 de la figure 2) est franchie est comparé avec la valeur prédéterminée NSA. Si le taux de décroissance Ne est supérieur à la valeur prédéterminée NSA, il est déterminé que le moteur est en état de décélération brusque et le rapport d'ouverture DOUT de la soupape de commande 6 est réglé et maintenu à une valeur prédéterminée DSA (100%) dans une période TSA qui est la somme d'une période TSAM déterminée par la valeur prédéterminée NSA1 et le taux de décroissance Ne, et une autre période TSAE déterminée par la charge appliquée par les appareils électriques 15 (TSA= TSAM + TSAE) et une quantité d'air supplémentaire correspondant au rapport d'ouverture prédéterminé DSA est fournie au moteur 1 (pendant la période TSA commençant à l'instant t2' de -15 la figure 2). La commande d'injection d'air est effectuée de la même manière que décrite cidessus, également quand la vitesse du moteur franchit la valeur prédéterminée NSA2 inférieure à la valeur prédéterminée NSA1 et l'autre valeur prédéterminée NSA3 encore inférieure à NSA2 (aux instants t3 et t6 de la figure 2). Quand' la vitesse du moteur franchit les valeurs prédéterminées NSA2, NSA3, si la commande d'injection d'air a déjà démarré, la commande d'injection d'air déjà effectuée se poursuit. Le pointillé C sur la figure 2 montre un changement de vitesse du moteur dont le taux de décroissance A Ne a une valeur suffisamment petite pour que la commande d'injection d'air ne soit pas nécessaire quand la première valeur prédéterminée NSA1 est franchie (à l'instant t4 de la figure 2) suivie par une chute brusque de la vitesse du moteur entre la première valeur prédéterminée NSA1 et la seconde valeur prédéterminée NSA2 provoquées par une charge nouvelle des appareils électriques 15 par exemple. Dans ce cas, quand la vitesse du moteur décroît en passant par la seconde valeur prédéterminée NSA2 (à l'instant t7 de -la figure 2), la commande d'injection d'air est exécutée (pendant
2575225-
une période allant de t'7 et TSA de la figure 2B). Si la période prédéterminée TSA,- établie par rapport à la valeur prédéterminée NSA2 n'est pas écoulée même si la vitesse du moteur Ne décroît au-dessous de la limite supérieure NH comme une valeur de vitesse de début de commande en boucle fermée (à l'instant t8, la quantité précitée de fourniture d'air supplémentaire (DOUT = DSA) est maintenue continuellement avec priorité à la commande en boucle fermée. Quand la période prédéterminée TSA est écoulée (à l'instant t'l0), la commande en boucle fermée démarre avec le rapport d'ouverture de soupape DXREF + DE établi comme valeur initiale. Comme cela a été décrit ci-dessus, même si la vitesse du moteur Ne décroît brusquement à tout moment en cours de décélération, elle peut être amenée progressivement et exactement à la vitesse voulue au ralenti, par la commande d'injection d'air
effectuée avec plusieurs valeurs de vitesses prédéterminées.
La figure 3 est un organigramme d'un sous-
programme de calculs du rapport d'ouverture de soupape DOUT qui est exécuté par la CPU 9b dans la ECU 9 à la réception de chaque impulsion du signal TDC provenant
du capteur Ne 15.
A la phase 1, il est déterminé si une valeur Me représentant l'intervalle de temps entre une impulsion présente du signal TDC et une impulsion immédiatement précédente de ce signal, qui est proportionnel à l'inverse de la vitesse du moteur Ne, est supérieure ou non à une valeur MA correspondant à l'inverse de la vitesse prédéterminée (par exemple 1500 t/mn). Si la réponse à la détermination de la phase 1 est négative (Me > MA n'est pas vraie), c'est-à-dire si la vitesse du moteur Ne est supérieure à la valeur prédéterminée NA, ne nécessitant pas de fourniture d'air supplémentaire au moteur, le rapport d'ouverture DOUT de la soupape de commande 6 est réglé à 0 à la phase 2 (appelée ci-après "mode d'arrêt de Si la réponse 2 _a ctdermination a la phase !. est.affirmlative (Ne > M.A est vraie) c'est-à-dire si
la. 7itesse dru moteur est superieure a la valeur predé-
term inée A (après l'instant tl de la figure 2), il est d.-terminé si le papillon 5 est pratiquement fermé ou non - a phase 3. Si le papillon 5 est pratiquement fermép i}est dé-cermTiné si la valeur Me proportionnelle à l'inverse d la vi-itesse du moteur Me est supérieure ou non à une lC valieur correspondant à l inverse de la limite supérieure NP de la vitesse voulue au ralenti à la phase 4 Si la rponse est négative0 c'est-àdire si la vitesse du moteur es-t supérieure a la limice supérieure NH de la vitesse vJoulue au ralenti0 le programme passe à la phase 50 A l!a phase 5, il est déterminé si la boucle de commande rece ente a été effectuée ou non en mode en boucle ferméee La reponse à la question de la phase 5 n'est affirmative que i la v-itesse du moteur s'est accrue audelà de la limite supérieure NM de la vitesse voulue au ralenti du moteur sous l ' effet c dune perturbation extérieure ou d'un changement de chargeélectrique commne cela sera décrito Par conséquent0 si le moteur décéleze avec le papillon complètement fermé et si en emême tempsD la deétermination de la pha)se 4 est negative (une période entre les instants -itl et t13 sur le trait plein a, une periode entre les instants t! et t8 sur le trait mi:te b ou une période entre les instants _l et tl sur le trait pointillé c de la figure 2), le programme passe à la phase 6 pour calculer le rapport d'ouverture de soupape DOUT dans le mode de décelérationo Le rapport d'ouverture de soupape DOUT en mode de décélération est calculé en utilisant l'équation ci-après (1) g DOUT = DXRE. + DE00o.. - o.. o O (l)
o' 0 DXREF représente une valeur moyenne du rapport dlouver-
!6 ture de soupape DOUT qui est déterminée en mode de commande en boucle fermée quand tous les appareils électriques de la figure 1 sont arrêtés. La valeur DXREF est également utilisée comme une valeur de base pour établir une valeur initiale appliquée au démarrage -de la comrande en mode de boucle fermée. DE représente une valeur de correction établie en réponse aux conditions de charge des appareils électriques 15, c'estàdire un terme de charge électrique. L'utilisation du terme de charge électrique peut concerner l'influence accrue de la charge des appareils électriques 15 dans la vitesse du moteur quand cette dernière est inférieure à NA, tandis que l'influence est comparativement faible quand la vitesse
du moteur est supérieure à NA.
A cet effet, une valeur DEX est lue dans une table de rapport d'ouverture de soupape DEX et de signal E de condition de production de courant dans la mémoire 9c de la ECU 9 en réponse au signal de sortie du capteur 19 de condition de production de courant de la figure 1. Plus particulièrement, une valeur d'ouverture de soupape DEX est lue dans la table à une valeur de vitesse de moteur- de référence (par exemple 700 t/mn) comme le montre la figure 9 en réponse au signal E de condition de production de courant. Sur la figure 6, comme signal de condition de production de courant, sont prévues des valeurs prédéterminées El (par exemple 1V), E2 (par exemple 2V), E3 (par exemple 3V) et E4 (par exemple 4,5V) tandis que sont prévues comme valeurs de correction de base, des valeurs prédéterminées de rapport d'ouverture de soupape DE1 (par exemple 50%), DE2 (par exemple 30%), DE3 (par exemple 10%) et DE4 (par exemple 0%) respectivement
correspondant aux valeurs de tensions prédéterminées.
Quand le signal E de condition de production de courant présente une valeur qui se situe entre des valeurs voisines prédéterminées, une valeur DEX de rapport
d'ouverture de soupape est obtenue par un calcul d'inter-
polation. En substituant la valeur DEX ainsi lue comme correspondant à la valeur de vitesse de référence du moteur dans l'équation (2) ci-après, un terme de charge électrique DEn correspondant à la vitesse du moteur est calculé. DEn = KE X DEX..................... (2) o KE représente un coefficient de correction qui est calculé sur la base de la différence entre une valeur Mec correspondant à l'inverse de la vitesse de référence
du moteur (700 t/mn) et la valeur Me par l'équation ci-
après (3): KE = T X (Mec - Me) + 1.......... (3)
o représente une constante (par exemple 8 x 104).
La raison d'établissement du terme de charge électrique DEm en fonction du signal E représentant une condition de production de courant correspondant au courant d'excitation de la génératrice et la vitesse du moteur Ne est que la charge appliquée au moteur pendant le fonctionnement de la génératrice a une amplitude proportionnelle à la quantité d'électricité produite qui est donnée en fonction du courant inducteur et de la vitesse de rotation du moteur, c'est-à-dire la vitesse de rotation
du rotor de la génératrice.
L'utilisation de la valeur moyenne DXREF du rapport d'ouverture de soupape en mode de commande en boucle fermée comme valeur de base appliquée au début du mode de commande en boucle fermée peut couvrir des fluctuations de quantités d'air supplémentaire réellement
fournies au moteur en raison de variation des caracté-
ristiques de fonctionnement de la soupape de commande 6, par des variations de vieillissement pouvant être attribuées à la détérioration des performances de la soupape
et au bouchage du filtre à air 7.
Si la réponse à la phase 4 est affirmative (Me > MH), c'est-à-dire si la vitesse du moteur Ne est inférieure à la limite supérieure prédéterminée NH de la vitesse voulue au ralenti (à l'instant t13 sur le trait plein a, à l'instant t8 sur le trait mixte b ou à l'instant tll sur le trait pointillé c de la figure 2), le programme passe à la phase 7 pour déterminer si la période
prédéterminée TSA de la figure 2 est écoulée ou non, c'est-
à-dire si une valeur de comptage TSA d'un temporisateur
établie par le sous-programme d'injection d'air est nulle.
Si la réponse est affirmative, le programme passe à la phase 8 pour calculer le rapport d'ouverture de soupape DOUT en mode de boucle fermée, tandis que si la réponse est négative (entre les instants tll et t'l sur le trait pointillé c de la figure 2), le programme passe à la phase 6. Le rapport d'ouverture de soupape DOUT est calculé en mode de boucle fermée à la phase 8 par l'équation suivante (4): DOUT = DAIn + DP................
.(4) o DAIn représente un terme de commande intégrale et DP un terme de commande proportionnelle. La valeur DAIn du terme de commande intégrale appliquée à la boucle présente est établie à la somme de la valeur immédiatement précédente DAIn-l du terme de commande intégrale mémorisée dans la mémoire 9c de la ECU 9 de la figure 1, d'une valeur de correction e DI déterminée en réponse à la différence entre la vitesse réelle du moteur et la vitesse voulue au ralenti et d'une valeur de correction DE correspondant à la charge appliquée par les appareils électriques 15 (DAIn = DAIn-l + A DI + DE). Si la phase 8 est exécutée pour la première fois, la valeur initiale de la valeur DAIn-l du terme de commande intégrale immédiatement précédente est établie à une valeur de rapport d'ouverture de soupape (DXREF + DE) déterminée à la phase 6. La valeur Dp du, terme de commande proportionnelle est. établie à une valeur correspondant à la différence entre la vitesse..DTD: réelle du moteur et la vitesse voulue au ralenti.
Pendant la commande en boucle fermée de la vitesse de -ralentie la vitesse Ne du moteur peut momentanément dépasser la limite supérieure NH de la vitesse voulue au ralencti sous l'effet de perturbations extérieures ou d'extinction de charges électriqueso Mais, quand la commande en mode de boucle fermée commence, la même commande se poursuit tant que le papillon 5 est fermé entièrement de sorte que le moteur ne peut jamais caler. En outre, la commande en boucle fermée assure la commande de vitesse du moteur rapidement et plus exactement que la commande en mode de décélération. Par conséquent, et selon l'invention, quand la vitesse du moteur Ne dépasse momentanément la limite supérieure NH de la vitesse voulue au ralenti sous l'effet de perturbations extérieures ou d'extinction de charges électriques de sorte qu'à la phase 4 la relation Me > MHI n'est pas respectée, la phase 5 est exécutée pour déterminer si la boucle précédente était effectuée ou non dans le mode de boucle fermée. La réponse a la phase 5 est affirmative et par conséquent, le programme passe aux phases 7 et 8. La commande est donc assurée
continuellement en boucle fermée.
Quand le papillon 5 est ouvert pendant la commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti (à l'instant t14 de la figure 2), la réponse à la question de la phase 3 est négative et le programme passe a la phase 9 dans laquelle le rapport DOUT d'ouverture de soupape est calculé en mode d'accélération, Cette commande en mode d'accélération est assurée pour éviter que la fourniture d'air supplémentaire par la soupape de commande 6 soit interrompue brusquement lorsqu'il se produit une transition du fonctionnement du moteur depuis le fonctionnement au ralenti vers le fonctionnement en accélération avec le papillon ouvert. Le rapport DOUT d'ouverture de soupape appliqué en commande en mode d'accélération est obtenu en soustrayant une valeur prédéterminée ADACC d'une valeur immédiatement précédente du rapport d'ouverture de soupape à chaque production d'une impulsion du signal TDC, la valeur initiale étant
réglée à une valeur de termes de commande intégrale DAIn-
1 établie en commande de mode en boucle fermée immédiatement
avant l'ouverture du papillon 5.
Cette soustraction se poursuit jusqu'à ce que le rapport
d'ouverture de soupape soit nul.
Quand le rapport DOUT d'ouverture de soupape a été calculé à l'une des phases précitées 2, 6, 8 et
9, le programme passe à la phase 10 pour exécuter le sous-
programme d'injection d'air selon l'invention, représenté
sur la figure 4.
Selon la figure 4, il est d'abord déterminé si la commande d'injection d'air a été excécuté ou non au moment de la production de l'impulsion immédiatement précédente du signal TDC à la phase 40. Si la réponse à la question de la phase 40 est négative, il est déterminé de la phase 41 à la phase 46 si la vitesse du moteur Ne décroit ou non en passant par l'une des valeurs prédéterminées NSAl, NSA2, NSA3 pendant l'intervalle entre la production de l'impulsion immédiatement précédente du signal TDC et la production de l'impulsion actuelle de ce même signal. Autrement dit, il est déterminé à la phase 41 si une valeur Men proportionnelle à l'inverse de la vitesse de rotation du moteur à la production de l'impulsion présente du signal TDC est supérieure ou non à une valeur MSA1 correspondant à l'inverse de la première vitesse prédéterminée NSA1 (par exemple 1100 t/mn) et ensuite, à la phase 42, une valeur Men-l correspondant à l'inverse de la vitesse Me du moteur au moment de la production de l'impulsion actuelle du signal TDC est inférieure à la valeur précitée MSA1 (Nen-l > NSA1). Si la réponse à la question de la phase 41 est négative (Ne > NSA1), le présent sous-programme est terminé. Si la détermination aux phases 41 et 42 est affirmative, cela veut dire que la vitesse du moteur a diminué en passant par la première valeur prédéterminée NSA1 pendant l'intervalle entre la production de l'impulsion immédiatement précédente et l'impulsion actuelle du signal
TDC. Ensuite, le programme passe à la phase 47.
Si la valeur Me est supérieure à la valeur MSA1 à la fois au moment de la production de l'impulsion précédente et au moment de l'impulsion présente du signal TDC, c'est-à-dire si la vitesse de rotation du moteur Ne est inférieure à la valeur NSA1, il est déterminé si la vitesse du moteur Ne a diminué ou non en passant par la seconde valeur prédéterminée NSA2 aux phases 43 et 44 de la même manière qu'aux phases 41 et 42. Autrement dit, si la valeur Men au moment de la production de l'impulsion présente du signal TDC est supérieure à la valeur MSA2 proportionnelle à l'inverse de la seconde valeur prédéterminée NSA2 (par exemple 1000 t/mn) ce qui signifie Men > Msa2 n'est pas respecté à la phase 43, le présent sousprogramme est terminé. Si les deux relations Men > MSA2 et Men-l <MSA2 sont respectées (le résultat de la détermination à la phase 44 est affirmatif), le
programme passe à la phase 47.
De la même manière que ci-dessus, quand la valeur Men à la fois au moment de la production de l'impulsion immédiatement précédente et à l'instant de la production de l'impulsion présente, du signal TDC est supérieure à la valeur prédéterminée MSA2, c'est-à-dire si la vitesse Ne du moteur est inférieure à la seconde valeur prédéterminée NSA2, il est déterminé si la vitesse du moteur a décrû en passant par la troisième valeur prédéterminée NSA3 aux phases 45 et 46 comme cela a été fait aux phases 43 et 44. Plus particulièrement, si la valeur Men au moment de la production de l'impulsion présente du signal TDC est supérieure à une valeur MSA3 correspondant à l'inverse de la troisième valeur prédéterminée MSA3 (par exemple 800 t/mn) c'est-à-dire si Men > MSA3 est respecté à la phase 45, le sous-programme est terminé. Si les deux relations Men > MSA3 et Men-l < MSA3 sont respectées (la détermination à la phase 46
est affirmative), le sous-programme passe-à la phase 47.
A la phase 47, un taux de décroissance A Me (=Men-Men-4) de la vitesse du moteur est calculé
à partir d'une valeur Men détectée au moment de la pro-
duction de l'impulsion présente du signal TDC et d'une valeur Men-4 détectée au moment de la production d'une impulsion précédente du signal TDC correspondant au même cylindre que -celui de l'impulsion présente (la valeur détectée Men-4 est mémorisée dans la mémoire 9c de la ECU 9) et il est ensuite déterminé si la valeur A Me est supérieure ou non à une valeur prédéterminée A MeSA
correspondant à l'inverse de la valeur prédéterminéeANSA.
En utilisant ainsi la valeur Men-4 détectée au moment de la production d'une quatrième impulsion du signal TDC avant l'impulsion actuelle, il est possible de déterminer le taux de décroissance a Me avec précision indépendamment des erreurs de fabrication et des erreurs de montage du capteur Ne 14. Si ces erreurs sont dans des plages permises, la valeur immédiatement précédente Men-l peut être utilisée au lieu de la valeur Men-4. Si la détermination de la phase 47 est affirmative, c'est-à-dire si le taux de décroissance Me de la vitesse du moteur est supérieure à la valeur prédéterminée AMeSA, il est déterminé que
le moteur se trouve en état de décélération brusque.
Ensuite, le sous-programme passe à la phase 48 dans laquelle la valeur DE du terme de charge électrique est calculée et une valeur de la période TSAE pour la commande d'injection d'air correspondant à la valeur DE du terme de charge électrique calculé, c'està-dire les conditions de fonctionnement des appareils électriques 15, est obtenue
à partir d'une table DE-TSE.
La figure 6 représente la table DE-TSAE dans laquelle la valeur TSAE est déterminée de manière à augmenter quand la valeur DE augmente. Pour en revenir à la figure 4, une valeur de la période TSAM est lue dans une table MSA-Me de la figure 7 qui correspond à la valeur
prédéterminée MSA et à la valeur t Me à la phase 49.
Dans la tableLMSA- A Me représentée sur la figure 7, quatre valeurs prédéterminées A Mel- A Me3 sont prévues, correspondant respectivement aux valeurs prédéterminées MSA1, MSA2 et MSA3, A MeO correspondant à la différence de vitesse ANe de 40 t/m/TDC - par exemple -Me3 correspondant à la différence L Ne de 200 t/m/TDC par exemple. La valeur TSA i, j est établie de manière qu'elle soit plus petite quand la valeur i devient plus grande et j plus petite. A la phase 50, la période TSA du temporisateur d'injection d'air tSA est calculée en utilisant les valeurs TSAE et TSAM obtenues aux phases 48 et 49 selon l'équation (5) ciparès:
TSA = TSAM + TSAE................. (5)
Ensuite, à la phase 5, le temporisateur d'air tSA est actionné pendant la période déterminée TSA et le programme passe ensuite à la phase 52. A la phase 52, il est déterminé si la période TSA établie pour le temporisateur tSA est écoulée ou non. Si la détermination donne une réponse négative, le programme passe à la phase 53 dans laquelle le rapport DOUT d'ouverture de la soupape de commande 6 établi aux phases 6 et 8 de la figure 3 est remplacé par la valeur prédéterminée DSA (100%) suivie par la terminaison du programme. Dans ce cas, la commande d'injection d'air est effectuée (à l'instant t'2 de la figure 2) en ouvrant la soupape de commande 6 avec le rapport d'ouverture DOUT déterminé comme décrit ci-dessus,
à la phase 11 de la figure 3.
Dans la boucle suivante, la réponse à la question de la phase 40 de la figure 4 doit être affir- mative et le programme saute alors à la phase 52 pour
déterminer si la période établie TSA est écoulée ou non.
Si la réponse est négative, c'est-à-dire si la période TSA n'est pas écoulée, la phase 53 est répétée dans laquelle le rapport DOUT d'ouverture de soupape est réglé à la valeur prédéterminée DSA. Eventuellement, la commande
d'injection d'air est effectuée pendant la période TSA.
S'il est déterminé à la phase 52 que la période établie TSA du temporisateur tSA est écoulée,
le programme saute à la phase 53 et il est alors terminé.
Plus particulièrement, la soupape de commande 6 est ouverte à la phase 11 de la figure 3 avec le rapport d'ouverture
DOUT établi à la phase 2, 6, 8 ou 9.
Lorsqu'il est déterminé que la valeur AMe est inférieure à la valeur prédéterminée A MeSA à la phase 47 de la figure 4, le programme passe à la phase
52 car le moteur se trouve en état de décélération lente.
Dans ce cas, il est déterminé à la phae 51 que le
temporisateur tSA est inopérant de sorte que la déter-
mination de la phase 52 est affirmative. Ensuite, le programme saute à la phase 53 et il est terminé. Ainsi, le rapport DOUT d'ouverture de soupape n'est pas remplacé
par la valeur prédéterminée DSA.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mpde de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Procédé de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti d'un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission (3), un papillon (5) disposé dans ladite tubulure d'admission, une conduite (8) d'air supplémentaire en dérivation sur ledit papillon dans ladite tubulure d'admission, et une soupape de commande (6) disposée dans ladite conduite d'air supplémentaire pour commander une quantité d'air supplémentaire à fournir audit moteur, dans lequel la vitesse de rotation dudit moteur est détectée (14) pendant son fonctionnement au ralenti et ladite soupape de commande ayant une période d'ouverture commandée en boucle fermée en fonction d'une différence entre la vitesse détectée du moteur et une vitesse voulue au ralenti, procédé caractérisé en ce-qu'il consiste essentiellement: (a) à établir (9) plusieurs valeurs prédéterminées de vitesses du moteur supérieures à ladite valeur voulue de vitesse au ralenti, (b) à déterminer (9) celle desdites plusieurs valeurs prédéterminées des vitesses du moteur que la vitesse du moteur a franchi en décroissant quand ledit moteur décélère vers ladite valeur voulue de vitesse au ralenti, (c) à détecter (9) un taux de décroissance de la vitesse du moteur à l'une desdites valeurs prédéterminées de vitesse du moteur dont il a été déterminé que la vitesse du moteur a franchi en décroissant, (d) à déterminer une quantité d'air supplémentaire à fournir par ladite soupape de commande, correspondant à celle desdites valeurs prédéterminées de vitesse du moteur déterminée à la phase (b) de détermination et dudit taux de décroissance détecté à la phase (c) de détection, et (e) à commander ladite soupape de commande pour qu'elle s'ouvre sur la base de ladite quantité d'air supplémentaire déterminée à la phase
(d) de détermination de quantité.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que la quantité d'air supplémentaire fournie par ladite soupape de commande est établie à une valeur plus petite lorsque celle des valeurs prédéterminées de vitesse du moteur détectées à la phase (c) de détection est plus proche de ladite valeur voulue de vitesse au ralenti.
3. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que la quantité d'air supplémentaire fournie par ladite soupape de commande est établie à une valeur plus élevée quand le taux de décroissance de la vitesse du moteur détecté à la phase (d) de détection est plus élevé.
4. Procédé selon l'une quelconque des reven-
dications 1- à 3, caractérisé en ce que ladite soupape
de commande n'est ouverte que lorsque le taux de décrois-
sance de la vitesse du moteur détecté à la phase (d)
de détection est supérieur à une valeur prédéterminée.
5. Procédé de commande en boucle fermée de la vitesse au ralenti d'un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission (3), un papillon (5) disposé dans ladite tubulure d'admission, une conduite (8) d'air supplémentaire en dérivation sur ledit papillon dans ladite tubulure d'admission, une soupape de commande (6) disposée dans ladite conduite d'air supplémentaire pour commander une quantité d'air supplémentaire à fournir audit moteur, et au moins un appareil électrique (15) alimenté par ledit moteur, dans lequel la vitesse de rotation dudit moteur est détectée (14) pendant son fonctionnement au ralenti, et ladite soupape de commande ayant une période d'ouverture commandée en boucle fermée en fonction d'une différence entre.la valeur détectée de la vitesse du moteur et une valeur voulue de vitesse au ralenti, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement: (a) à établir (9) plusieurs valeurs prédéterminées de vitesse du moteur supérieures à ladite valeur voulue de la vitesse au ralenti, (b) à détecter (9) une amplitude d'une charge appliquée audit moteur par ledit appareil électrique quand ledit moteur est en décélération vers ladite vitesse voulue au ralenti, (c) à déterminer (9) celle de plusieurs valeurs prédéterminées de vitesse du moteur que la vitesse du moteur a franchi en décroissant quand ledit moteur décélère vers ladite valeur voulue de vitesse au ralenti, (d) à détecter un taux de décroissance de la vitesse du moteur à celle desdites valeurs prédéterminées de vitesse du moteur dont il a été déterminé que la vitesse du moteur a franchi en décroissant, (e) à déterminer une quantité d'air supplémentaire à fournir par ladite soupape de commande correspondant à celle desdites valeurs prédéterminées de vitesse du moteur déterminée à la phase. (c) de détermination et dudit taux de décroissance détecté à la phase (d) de détection, (f) à corriger ladite quantité d'air supplémentaire déterminée à la phase de détermination (e) en fonction de l'amplitude de la charge dudit appareil électrique détectée à la phase (b) de détection, et (g) à commander ladite soupape de commande pour qu'elle soit ouverte sur la base de ladite quantité d'air supplémentaire
déterminée à la phase (e) de détermination.
6. Procédé selon la -revendication 5, carac-
térisé en ce que ledit moteur comporte une génératrice
(17) entrainée par ledit moteur pour fournir une alimen-
tation électrique audit appareil électrique (15), la valeur de la charge appliquée par ledit appareil électrique dans ledit moteur étant détectée sur la base de la vitesse détectée du moteur et d'une valeur d'un paramètre indiquant les conditions de production de 'courant de ladite génératrice.
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Also Published As
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