FR2697585A1 - Système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé. - Google Patents

Abstract

Le système comprend un corps de papillon motorisé (2), avec papillon (5), axe (6), corps (4), actionneur (7), capteur (8) de position, et unité de contrôle du papillon (3), intégrés en un bloc (1). L'unité (15) de contrôle moteur, reliée à des capteurs (17) de paramètres de fonctionnement du moteur et à la pédale d'accélérateur (27), élabore des ordres de commande de l'injection et de l'allumage, et la consigne de position du papillon, transmise par une ligne de liaison (40) à l'unité (3), qui assure l'asservissement du papillon (5) sur la consigne, et transmet par la ligne (40) le signal de position du papillon (5) à l'unité (15). Application aux moteurs à combustion interne à allumage commandé équipes d'une installation d'alimentation en combustible par injection.

Description

"SYSTEME DE CONTROLE MOTEUR A CORPS DE PAPILLON MOTORISE"
L'invention se rapporte à un système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé, pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile, équipé d'une installation d'alimentation en combustible par injection.

Dans les installations d'alimentation en combustible par injection les plus conventionnelles, équipant actuellement les moteurs à combustion interne à allumage commandé de véhicule automobile, au moins un organe d'obturation, appelé papillon, monté pivotant sur un axe dans un conduit d'un corps de papillon, est relié à la pédale d'accélérateur par une transmission mécanique à câble, permettant de commander la position angulaire du papillon dans le conduit, afin de faire varier le débit d'air d'admission au moteur, en fonction de la demande du conducteur. Simultanément, les moteurs à allumage commandé modernes sont équipés d'une unité électronique de commande et de contrôle, dite unité de contrôle moteur, qui comprend un calculateur, et qui a pour fonction de commander et contrôler le fonctionnement du circuit d'allumage et du circuit d'injection de combustible du moteur.Cette unité de contrôle moteur est reliée à plusieurs capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, dont elle reçoit des signaux représentatifs notamment du régime moteur, de la position de l'arbre du moteur, de la pression d'air dans le collecteur d'admission, ainsi éventuellement que de la température de l'air, et de la température de l'eau du circuit de refroidissement, sans que cette énumération soit limitative. A partir des signaux reçus des capteurs auxquels cette unité de contrôle moteur est reliée, ainsi, éventuellement, qu'à partir de données enregistrées dans des mémoires de cette unité, cette dernière élabore des ordres de commande des circuits d'allumage et d'injection, qu'elle transmet à des actionneurs de ces circuits, tels que les bobinages d'injecteurs, une pompe de carburant, et des bobines d'allumage, pour les activer.Afin que le fonctionnement des circuits d'allumage et d'injection soit commandé convenablement, dans certaines configurations d'exploitation du moteur, notamment lors des démarrages à froid et du fonctionnement au ralenti, ainsi que de manière cohérente avec la commande du circuit d'alimentation en air, telle qu'elle résulte de la demande du conducteur, la position angulaire du papillon est détectée par un capteur transmettant un signal correspondant à l'unité de contrôle moteur, qui prend ce signal en compte non seulement pour élaborer les signaux de commande qu'elle transmet aux actionneurs des circuits d'allumage et d'injection, mais également pour élaborer un signal de commande qu'elle transmet à un actionneur, tel qu'un moteur électrique pas à pas de manoeuvre d'une vanne, montée dans un circuit d'admission d'air en dérivation sur le papillon, pour les phases de démarrage et de fonctionnement au ralenti du moteur.

Par ailleurs, il est également connu d'équiper les véhicules automobiles d'installations de sécurité ou de confort de conduite, par exemple d'un système anti-patinage, d'un système anti-blocage des roues, ou encore d'un système de régulation de la vitesse du véhicule sur une vitesse choisie par le conducteur. Chacun de ces systèmes comprend également une unité électronique de commande et de contrôle, qui reçoit des informations de capteurs appropriés, témoignant de l'état de fonctionnement du véhicule et de certains de ses composants, et qui prépare, à partir de ces informations, des ordres de commande transmis à des actionneurs appropriés.Pour chacun des systèmes particuliers mentionnés ci-dessus, l'un des actionneurs appropriés est un actionneur, par exemple un moteur électrique, qui commande la position angulaire du papillon, en parallèle à la commande mécanique par câble reliant ce papillon à la pédale d'accélérateur, l'actionneur du système d'anti-patinage, ou du système d'anti-blocage ayant, pour des raisons évidentes de sécurité, priorité sur la commande exercée par le conducteur par l'action sur la pédale d'accélérateur.

Cependant, en dehors des périodes d'intervention des systèmes de sécurité (anti-patinage, anti-blocage), la commande de l'air admis reste sous le contrôle direct du conducteur, par son action sur la pédale d'accélérateur.

Cela conduit, notamment, à un couple moteur plus ou moins contrôlé au niveau des roues motrices, ainsi qu'à un comportement variable du véhicule lors des transitoires.

Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé de substituer à la loi de transfert mécanique entre la position de la pédale d'accélérateur et la position du papillon, une loi de transfert programmable, intégrant une fonction de correction dynamique du papillon ainsi qu'une fonction contrôle de progressivité dans son déplacement angulaire, et enfin une régulation du régime de ralenti. Il a, en conséquence, été proposé d'installer, entre la pédale d'accélérateur et le papillon, une unité de commande et contrôle supplémentaire, comportant un calculateur, ainsi qu'un actionneur supplémentaire, tel qu'un moteur électrique, l'unité de commande supplémentaire recevant un signal d'un capteur de la position angulaire de la pédale d'accélérateur et élaborant, en tenant compte de ce signal, un signal de commande de l'actionneur, qui manoeuvre le papillon.

Afin de simplifier une telle installation, qui comprend, pour la manoeuvre du papillon, au moins deux actionneurs différents, dont l'un, directement commandé par l'unité de contrôle moteur, intervient aux démarrages à froid et pour la régulation du régime de ralenti, et dont l'autre est un actionneur commandé à partir de l'unité de contrôle sensible à la position de la pédale d'accélérateur, et faisant intervenir les fonctions de correction dynamique et de progressivité, auxquels peuvent éventuellement s'ajouter un troisième, voire un quatrième actionneur, appartenant respectivement au système de régulation de vitesse et au système d'anti-patinage, il a été récemment proposé de commander la position du papillon à l'aide d'un unique actionneur, lui-même commandé par une unité électronique propre de commande et de contrôle, appelée unité de contrôle du papillon, élaborant la loi de transfert entre la position de la pédale d'accélérateur et celle du papillon, non seulement à partir d'un signal de recopie de la position angulaire de la pédale d'accélérateur, reçu d'un capteur correspondant, mais également d'un signal reçu de l'unité de contrôle moteur, à laquelle l'unité de contrôle du papillon est reliée par une ligne de communication, ainsi que de signaux reçus de contacteurs appropriés, par exemple du système de régulation de la vitesse du véhicule, afin de placer le papillon dans une position permettant de maintenir la vitesse choisie, et éventuellement du système d'antipatinage, afin de refermer le papillon en cas de nécessité.

En outre, dans une telle installation, l'actionneur unique du papillon et le capteur de la position angulaire du papillon ont été chacun déjà intégrés au corps de papillon.

Dans ce cas, l'unité de contrôle du papillon est directement reliée, d'une part, à l'actionneur du papillon, qu'elle commande par l'intermédiaire d'un circuit électronique de puissance, et, d'autre part, au capteur de la position angulaire du papillon, en provenance duquel un signal de position angulaire du papillon est reçu par un circuit d'asservissement en position du papillon, prévu dans l'unité de contrôle du papillon pour comparer ledit signal de position angulaire du papillon à au moins un signal de consigne de position, et pour élaborer, à partir d'un signal d'erreur résultant de cette comparaison, un ordre de commande de position du papillon, qui est transmis au circuit de puissance.

Une telle installation a pour inconvénient que la commande du papillon est uniquement assurée par l'unité de commande du papillon, de sorte que toute défaillance de cette unité, ou également de la ligne de communication par laquelle elle reçoit les informations de l'unité de contrôle moteur, est un facteur d'insécurité. Cette insécurité au niveau de la fermeture du papillon, pour diminuer la puissance du moteur, se retrouve également au niveau du contrôle de la demande du conducteur, qui n'est assuré que par le capteur de la position de la pédale d'accélérateur directement relié à l'unité de contrôle du papillon. De même, le contrôle de la position du papillon n'est assuré que par le capteur correspondant, directement relié à l'unité de contrôle du papillon.

Par la présente invention, on se propose de remédier aux inconvénients des sytèmes de contrôle moteur à corps de papillon motorisé du type présenté ci-dessus, et l'invention a pour but de proposer un tel système de contrôle présentant une sécurité améliorée, au double point de vue de l'architecture adoptée et des composants utilisés pour la réaliser, et convenant mieux aux diverses exigences de la pratique que les systèmes connus de l'état de la technique.

Plus précisément, à ce sujet, un but particulier de l'invention est de proposer un tel système dans lequel des redondances sont assurées non seulement pour contrôler la position du papillon, la demande du conducteur, le bon fonctionnement de l'une et/ou l'autre des deux unités de contrôle, mais également pour diminuer en cas de nécessité la puissance du moteur, même lorsque la ligne de communication entre les deux unités de contrôle est coupée.

Un autre but de l'invention est de proposer un système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé permettant de regrouper dans l'unité de contrôle moteur toutes les fonctions de gestion des circuits d'air, de combustible et d'allumage du moteur.

Un autre but encore de l'invention est de proposer un tel système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé, d'une structure telle que son coût puisse être suffisamment limité pour autoriser une application sur des véhicules automobiles à partir de la gamme moyenne, et non seulement de haut de gamme.

Un autre but enfin de l'invention est de proposer un tel système de contrôle moteur, dans lequel on peut avantageusement utiliser toutes les broches disponibles sur des connecteurs dont sont équipées les unités de contrôle moteur actuellement utilisées, par rapport auxquelles les unités de contrôle moteur selon l'invention ne sont que relativement peu modifiées, restent compatibles aux plans de l'encombrement et du raccordement avec l'environnement du système, et géométriquement interchangeables, de sorte que l'implantation des unités de contrôle moteur d'un système selon 1 invention sur des moteurs actuellement équipés ne pose pas de problème.

A cet effet, l'invention a pour objet, un système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé, du type comprenant
- un corps de papillon motorisé, comportant au moins un papillon monté en rotation sur un axe dans un conduit du corps, au moins un actionneur de papillon, qui commande la rotation de l'axe du papillon, et qui est intégré au corps de papillon et, au moins un capteur de la position angulaire du papillon, également intégré au corps de papillon,
- une première unité électronique de calcul et de contrôle, pour le contrôle du papillon, comportant au moins un circuit de puissance de commande de l'actionneur du papillon, auquel l'unité de contrôle du papillon- est directement reliée, et au moins un circuit d'asservissement en position du papillon, comparant un signal reçu du capteur de la position angulaire du papillon, auquel l'unité de contrôle du papillon est directement reliée, à au moins un signal de consigne de position du papillon, et élaborant, à partir d'un signal d'erreur résultant de la comparaison, un ordre de commande de position du papillon, qui est transmis au circuit de puissance, et
- une seconde unité électronique de calcul et de contrôle, pour le contrôle du moteur, reliée à des capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, dont elle reçoit des informations relatives au moins à la vitesse de rotation du moteur, la position de l'arbre du moteur, et la pression et/ou le débit de l'air dans le collecteur d'admission, et élaborant des ordres de commande d'injection et d'allumage, qu'elle transmet à des actionneurs des circuits d'injection de combustible et d'allumage du moteur, dont elle contrôle le fonctionnement, l'unité de contrôle du moteur transmettant des informations à l'unité de contrôle du papillon, à laquelle elle est reliée par une ligne de communication, et se caractérise en ce que le signal de consigne de position du papillon est élaboré dans l'unité de contrôle du moteur, à partir d'au moins un signal de la position de la pédale d'accélérateur délivré par au moins un capteur correspondant auquel l'unité de contrôle moteur est directement reliée, ledit signal de consigne étant transmis par la ligne de communication à l'unité de contrôle du papillon, qui est implantée directement sur le corps de papillon de façon à constituer un unique ensemble avec lui, le signal de la position angulaire du papillon étant transmis de l'unité de contrôle du papillon à l'unité de contrôle moteur par la ligne de communication.

Ainsi, l'unité de contrôle moteur assure, en configuration normale de fonctionnement, le contrôle simultané des trois circuits d'air, de combustible et d'allumage du moteur.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'actionneur du corps de papillon motorisé est monté directement sur l'axe du papillon, de sorte que cet axe soit commun au papillon et à l'actionneur, ce qui limite le nombre de pièces utilisées, et cet actionneur est un actionneur électrique à commande bipolaire, sans couple de maintien lorsqu'il n'est pas alimenté, ce qui permet de le commander dans le sens de la fermeture comme de l'ouverture par un ordre électrique élaboré dans l'unité de contrôle du papillon.De plus, le corps de papillon motorisé comprend au moins un ressort de rappel, déplaçant le papillon dans le sens de la fermeture, lorsque l'actionneur n'est plus alimenté, ledit ressort de rappel refermant de préférence le papillon sur une position de faible ouverture, correspondant à un fonctionnement au ralenti accéléré du moteur, autorisant le déplacement du véhicule à vitesse lente. En cas de défaillance de la ligne de communication, ou de l'unité de contrôle du papillon, conduisant à une désactivation de l'actionneur, le ressort de rappel ramène le papillon dans une position qui permet encore le déplacement du véhicule, mais à vitesse lente, jusqu a un garage ou atelier de réparation.

Afin d'améliorer cette faculté, et alors que le moteur du véhicule est en fonctionnement, une absence d'activation de l'actionneur, correspondant à un ordre de l'unité de contrôle moteur ou de l'unité de contrôle du papillon, ou toutes autres causes, comme une rupture de la ligne de communication, et ayant pour conséquence un retour du papillon sur la position de ralenti accéléré, définie par le ressort de rappel, ou sur une position voisine, entraîne dans l'unité de contrôle moteur une correction de l'instant d'allumage et/ou de la durée d'injection, afin de limiter le régime du moteur.

Afin d'améliorer la sécurité, l'unité de contrôle du papillon est directement reliée à au moins un capteur de freinage, de sorte que si la pédale de frein est actionnée, l'unité de contrôle du papillon coupe, éventuellement après temporisation, l'alimentation de l'actionneur, le signal du capteur de freinage étant transmis de l'unité de contrôle du papillon à l'unité de contrôle du moteur par la ligne de communication.

Dans le même but d'améliorer la sécurité, en particulier en cas de défaillance du capteur de position de la pédale d'accélérateur, l'unité de contrôle du papillon est directement reliée à au moins un capteur d'actionnement de la pédale d'accélérateur, qui est un contacteur d'actionnement de cette pédale ou un second capteur de position de cette pédale, afin de découpler les signaux provenant de la pédale d'accélérateur vers l'unité de contrôle moteur et vers l'unité de contrôle du papillon, le signal du capteur d'actionnement de la pédale d'accélérateur étant transmis de l'unité de contrôle du papillon vers l'unité de contrôle moteur par la ligne de communication.

Toujours pour améliorer la sécurité, 1 l'unité de contrôle du moteur élabore, à partir des informations qu'elle reçoit principalement des capteurs de pression et/ou de débit d'air dans le collecteur d'admission et de vitesse du moteur, un signal de la position angulaire reconstituée du papillon, qu'au moins une procédure de contrôle de cohérence, mise en oeuvre dans l'unité de contrôle du moteur, compare au signal de consigne et/ou au signal du capteur de position angulaire du papillon reçu de l'unité de contrôle du papillon par la ligne de communication, le signal de position reconstituée étant transmis à l'unité de contrôle du papillon par la ligne de communication.Ainsi, en cas de défaillance du capteur de position du papillon, l'unité de contrôle du papillon peut utiliser le signal de position reconstituée du papillon, envoyé par l'unité de contrôle moteur, et associé à des paramètres d'asservissement adaptés pour positionner sensiblement le papillon par rapport à la consigne délivrée par l'unité de contrôle moteur.

En outre, afin de prendre en compte certains états particuliers du véhicule et/ou la valeur de certaines grandeurs physiques liées au fonctionnement du moteur, pour commander le circuit d'air sans prendre seulement en compte la demande du conducteur exprimée sur la pédale d'accélérateur, l'unité de contrôle du moteur peut substituer, au moins partiellement, à la consigne élaborée à partir du signal reçu d'un capteur de position de la pédale d'accélérateur, une consigne correspondant à une loi programmée, élaborée en tenant compte d'au moins un autre signal, tel que le régime moteur, pour la régulation du régime de ralenti, et provenant éventuellement d'au moins un capteur supplémentaire d'un paramètre de fonctionnement du moteur, tel que la température de l'eau de refroidissement du moteur, et/ou d'au moins une autre unité de calcul et de contrôle du véhicule, tel qu'une unité d'anti-patinage, d'anti-blocage des roues, de commande d'une boîte de vitesse automatique, d'un régulateur ou limiteur de vitesse du véhicule, de contrôle d'attitude du véhicule, ou encore d'au moins un signal élaboré par l'unité de contrôle moteur à partir de paramètres de fonctionnement des circuits d'injection et d'allumage, tels que la quantité de combustible injecté, le volume d'air admis dans le moteur, ou encore la progressivité du mouvement de la pédale d'accélérateur et/ou la variation de couple moteur en régime transitoire.

En particulier, le véhicule automobile peut être équipé d'un système de régulation de vitesse. Dans ce cas, il est avantageux que les signaux de commande de régulation de vitesse, tels que des signaux de marche/arrêt de la régulation, de choix de la consigne de vitesse, de frein, et/ou d'embrayage, provenant du conducteur ou d'une autre source, et pris en compte par l'unité de contrôle du moteur, lui sont transmis par la ligne de communication depuis l'unité de contrôle du papillon, qui les reçoit par au moins un contacteur d'embrayage, de frein, de marche/arrêt, et/ou de choix de la consigne de vitesse.Ainsi, l'unité de contrôle du papillon est utilisée comme interface, par laquelle transitent des informations destinées à l'unité de contrôle moteur, sans qu'il soit nécessaire de reconfigurer le connecteur de cette dernière pour recevoir ces informations, puisque des bornes à cet effet peuvent être rendues disponibles sur l'unité de contrôle du papillon, en raison du faible nombre de bornes de connexion par ailleurs nécessaires au raccordement de cette unité de contrôle du papillon aux autres composants du système.

Concernant la ligne de communication, il peut s'agir d'une ligne de liaison parallèle, de liaison série, uni ou bidirectionnelle simple ou doublée, ou une ligne bidirectionnelle à un ou deux fils dans lequel ou lesquels les informations circulent dans les deux sens suivant un séquencement et un protocole définis, tel qu'un protocole dit "VAN"ou "CAN". Mais, de préférence, cette ligne est une ligne série bidirectionnelle, comprenant au moins deux conducteurs électriques et/ou optiques, dont chacun assure une communication unidirectionnelle entre les unités de contrôle du moteur et du contrôle du papillon, la ligne série pouvant comprendre au moins un conducteur supplémentaire, transmettant des signaux d'horloge entre les deux unités de contrôle.Pour le branchement de cette ligne sur l'unité de contrôle moteur, on peut alors avantageusement utiliser les bornes prévues sur le connecteur d'une unité de contrôle moteur de l'état de la technique pour commander l'actionneur de régulation du débit d'air de fonctionnement au ralenti.

Afin d'améliorer encore la sécurité du fonctionnement du système, chacune des deux unités de contrôle met en oeuvre des procédures d'auto-diagnostic et de diagnostic interactif réalisant, dans chaque unité, le diagnostic des entrées/sorties de l'unité, de ses calculs et des informations qu'elle reçoit de l'autre unité par la ligne de communication, dont le bon fonctionnement est contrôlé par des tests effectués dans chacune des unités de contrôle par des circuits de gestion de ladite ligne et un protocole de communication. A cet effet, chacune des deux unités de contrôle reçoit directement suffisamment de signaux pour assurer le diagnostic, même si la ligne de communication et/ou l'autre unité de commande est défaillante.Une telle configuration est avantageuse car elle permet, dans certains cas de défaut diagnostiqué, de limiter l'ouverture du papillon par l'unité de contrôle moteur ou par l'unité de contrôle du papillon, réalisée de préférence de sorte qu'elle comprend au moins un microcontrôleur, assurant au moins l'asservissement de position du papillon, et la commande de puissance de l'actionneur, ce microcontrôleur étant intégré dans le corps de papillon.

De préférence, d'ailleurs, chacune des deux unités de contrôle comprend un microcontrôleur. Il est alors avantageux d'obtenir que, dans le cas de l'apparition d'un défaut, l'unité de contrôle du papillon commande directement la fermeture du papillon par une commande électrique ou une désactivation de l'actionneur, et/ou, dans le cas où la ligne de liaison est encore opérationnelle, demande à l'unité de contrôle moteur la modulation et/ou la coupure de l'injection et/ou l'allumage. Symétriquement, dans le cas de l'apparition d'un défaut, l'unité de contrôle moteur peut commander directement la modulation et/ou la coupure de l'injection et/ou l'allumage, et/ou demander, si la ligne est encore opérationnelle, à l'unité de contrôle du papillon, de refermer le papillon par commande électrique ou désactivation de l'actionneur.

Pour reconstituer la position angulaire du papillon, en variante à la réalisation présentée ci-dessus, un dispositif de mesure du débit d'air peut être également utilisé à la place ou en plus du capteur de pression, et avantageusement incorporé au corps de papillon motorisé, et un signal correspondant peut être transmis par la ligne de communication, de l'unité de contrôle du papillon à l'unité de contrôle moteur, qui le prend en compte avec le signal de vitesse du moteur qu'elle reçoit pour l'élaboration d'un signal de position reconstituée du papillon.

Lorsque l'installation d'injection est du type dit "monopoint", comprenant un injecteur, ou éventuellement deux injecteurs côte à côte, en amont du papillon pour injecter le combustible dans la tubulure d'admission, il est également possible d'incorporer au corps de papillon motorisé un circuit d'alimentation en combustible, comprenant le ou les injecteurs et un régulateur de pression, la commande de chaque injecteur étant alors transmise, par exemple, sous la forme de signaux numériques, de l'unité de contrôle moteur à l'unité de contrôle du papillon par la ligne de communication.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation en référence à la figure unique des dessins, qui représente un schéma-bloc du système.

Le système de contôle moteur à corps de papillon motorisé, schématiquement représenté sur la figure unique, comprend un bloc 1 comportant un ensemble électro-mécanique constitué d'un corps de papillon motorisé 2, et une unité électronique de calcul et de contrôle appelée unité de contrôle du papillon 3.

Le corps de papillon motorisé 2 comprend un corps de papillon 4 proprement dit, par exemple en alliage d'aluminium, traversé par un conduit dans lequel un papillon 5 est monté pivotant sur un axe 6, ainsi qu'un actionneur 7 pour commander la rotation du papillon 5, et qu'un capteur 8 de la position angulaire du papillon 5, l'actionneur 7 et le capteur 8 étant directement incorporés dans le corps de papillon 4.

L'actionneur 7 est un actionneur électrique rotatif, monté directement sur l'axe 6 du papillon 5, de sorte que ce seul axe 6, supporté par deux roulements à billes pour assurer une bonne précision et un frottement réduit, soit prévu pour l'actionneur 7 et le papillon 5 de façon à limiter le nombre de pièces mécaniques.

Bien qu'un moteur pas à pas puisse être utilisé, l'actionneur 7 est de préférence un moteur couple, à stator à bobinage torique et à rotor à aimant permanent, sans balai, à entrefer rotor/stator relativement important (jusqu'à 0,8 mm) qui facilite le montage et limite les risques de blocage mécanique du rotor dans le stator, et sans couple résiduel de maintien lorsqu'il n'est pas alimenté. Il est alimenté en courant continu avec une faible consommation électrique en stabilisé, et peut fonctionner à basse tension (environ 5,5 V) pour le positionnement du papillon 5 lors des démarrages.Ce moteur couple est à commande bipolaire, de sorte qu'il peut être commandé par un signal électrique dans le sens de l'ouverture comme de la fermeture du papillon 5, et autorise une excursion angulaire de 90C du papillon 5, sur laquelle le moteur couple présente un couple sensiblement constant, cette excursion angulaire pouvant être parcourue en un temps court, par exemple de l'ordre de 100 ms dans l'un ou l'autre sens, ce qui est cohérent avec les temps de réponse du moteur et de la chaîne cinématique du véhicule.Le choix d'un tel moteur couple plutôt qu'un moteur pas à pas permet d'obtenir une meilleure résolution angulaire (supérieure à 0,lu) pour la position du papillon 5, en même temps que la sécurité d'une absence de couple résiduel lorsque le moteur n'est pas excité, ainsi qu'une plus grande facilité d'assemblage et une grande simplicité et robustesse mécanique, d'où une grande fiabilité pour un coût limité.

Dans le corps de papillon motorisé 2, un ressort de rappel (non représenté) sollicite le papillon 5 vers sa position de fermeture, et, lorsque l'actionneur 7 n'est pas alimenté, il rappelle le papillon 5 sur une position de repos qui est une position de faible ouverture, permettant un fonctionnement du moteur en ralenti accéléré, afin que le véhicule puisse continuer à se déplacer, mais à vitesse lente. Cette position de repos du ressort de rappel, qui n'est pas une position de fermeture totale du papillon, peut être obtenue par une structure et une disposition d'un unique ressort de rappel qui lui donne une caractéristique négative puis positive. En variante, on peut utiliser deux ressorts qui définissent un point d'équilibre correspondant à cette position de repos à faible ouverture du papillon 5.

Le capteur 8 de la position angulaire du papillon 5 peut être un capteur à effet Hall, mais de préférence on choisit un potentiomètre de recopie de la position angulaire du papillon, ce potentiomètre pouvant être intégré dans l'actionneur 7.

On obtient ainsi un corps de papillon motorisé 2 sans vanne d'air additionnel, d'un encombrement et d'un poids réduits, interchangeable avec les corps de papillon classiques. A noter que le corps de papillon motorisé 2 dispose de deux sources d'énergie capables de refermer le papillon 5, dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, à savoir l'actionneur électrique 7 (le moteur couple à commande bipolaire) et le ressort de rappel.

L'unité électronique 3 de contrôle du papillon est directement implantée sur le corps 4 de papillon. Elle comprend un circuit de puissance 9 de commande de l'actionneur 7, auquel ce circuit 9 est directement relié à un microcontrôleur 10, avec convertisseur analogique-numérique de préférence intégré, qui est directement relié au capteur 8 de recopie de la position angulaire du papillon 5, ce microcontrôleur 10 assurant notamment l'asservissement en position du papillon 5 en comparant un signal reçu du capteur 8 à un signal de consigne de position du papillon (élaboré et transmis à l'unité 3 de contrôle du papillon dans des conditions précisées ci-après) et en élaborant, à partir d'un signal d'erreur résultant de la comparaison, un ordre de commande de position angulaire du papillon, qui est transmis au circuit de puissance 9 via éventuellement un étage intermédiaire 11, lequel est un étage d'interface entre l'étage de puissance 9 et le microcontrôleur 10, et assure la mise en forme des signaux de commande.

Dans l'étage de puissance 9, la puissance est délivrée par un pont en H commandé par un signal pulsatoire à modulation en largeur d'impulsion, de façon telle que, lorsque la sortie du microcontrôleur 10 reste bloquée, le pont en H est désactivé. Les déplacements du papillon 5 sont commandés et contrôlés par une boucle d'asservissement fermée de type proportionnel, intégral et dérivé, fournissant une résolution suffisante, supérieure à 0,1", pour assurer la régulation du régime de ralenti.L'unité 3 de contrôle du papillon comprend également un bloc d'alimentation électrique 12, relié par des fils conducteurs 13 et 14 à une batterie (non représentée) et alimentant, d'une part, l'étage de puissance 9, et, d'autre part, sous des tensions différentes, le microcontrôleur 10, l'étage de mise en forme 11, et le potentiomètre 8 de recopie de la position angulaire du papillon. Le signal de ce potentiomètre 8 est lu seulement par le microcontrôleur 10 implanté sur le corps de papillon motorisé 2, ce qui évite les interférences. L'unité 3 de contrôle du papillon remplit également d'autres fonctions, qui sont mentionnées ci-après.

Le système comprend également une unité électronique de calcul et de contrôle 15, appelée unité de contrôle moteur, également réalisée sous la forme d'un microcontrôleur et à convertisseur analogique numérique intégré. Sur le plan de son architecture interne, cette unité de contrôle moteur 15 ne présente que des modifications limitées par rapport à celle des calculateurs de contrôle moteur standards, et, en particulier, elle est équipée d'un connecteur identique à celui d'un calculateur standard de contrôle moteur et présente la même forme géométrique et le même encombrement. L'unité 15 de contrôle moteur est reliée, en 16, à des capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, lesquels capteurs sont schématiquement représentés en 17, et détectent, en 18, des signaux de régime moteur et de position de l'arbre du moteur, en 19 des signaux de pression d'air dans le collecteur d'admission, et en 20 des signaux de la température de l'eau de refroidissement du moteur. A partir de ces signaux, l'unité 15 élabore des ordres de commande d'injection et d'allumage, qu'elle transmet en 21 à des actionneurs, schématiquement représentés en 22, des circuits d'injection de combustible et d'allumage du moteur, dont elle commande et contrôle le fonctionnement.En particulier, l'unité 15 détermine les instants et durées d'injection, ce qui, en tenant compte d'une pression d'alimentation en combustible, permet égale ment de déterminer les quantités de combustible injectées, et elle transmet les ordres de commande correspondants au bobinage des injecteurs, en 23, et à la pompe de combustible, en 24. Simultanément, l'unité 15 définit les instants et l'énergie d'allumage et transmet des signaux de commande correspondants aux bobines d'allumage en 25.

L'unité de contrôle moteur 15 reçoit également en 26 un signal de position angulaire de la pédale d'accélérateur 27, qu'elle reçoit d'au moins un capteur de position angulaire 28, qui est par exemple un potentiomètre de recopie de la position angulaire de la pédale 27. Ce capteur 28 peut être intégré à la pédale d'accélérateur 27, ou séparé de cette pédale 27 et relié à celle-ci par un câble.

Dans les deux cas, le capteur 28 possède deux ressorts de rappel.

La pédale d'accélérateur 27, qui peut en option présenter un point dur pour la fonction dite "kick down", est également associée à un capteur 29 d'actionnement de cette pédale qui est, par exemple, un multicontacteur dit de "pied levé" sensible à l'actionnement de la pédale 27, mais qui peut être un second capteur de position angulaire de cette pédale 27, par exemple un second potentiomètre, et ce capteur 29 est directement relié par le conducteur 30 à l'unité de contrôle du papillon 3, de façon à découpler les signaux provenant de la pédale d'accélérateur 27 vers, d'une part, l'unité de contrôle moteur 15, et, d'autre part, l'unité de contrôle du papillon 3. Cette dernière est également directement reliée à un capteur de freinage qui, dans cet exemple, est un contacteur 32 d'actionnement de la pédale de frein 31, et relié à l'unité de contrôle du papillon 3 par le fil conducteur 33.

Parallèlement au conducteur 33, l'unité de commande du papillon 3 est reliée par au moins un fil conducteur, et par exemple par quatre fils conducteurs 34 à 37 au bloc de commande 38 de la fonction de régulation de vitesse du véhicule, le conducteur 34 étant par exemple connecté à un contacteur de marche/arrêt de ce système, le conducteur 35 à un contacteur d'embrayage ou de boîte de vitesse automatique, et les conducteurs 36 et 37 respectivement à des contacteurs de mémorisation de la vitesse choisie et de reprise de cette mémorisation, pour le choix de la consigne de vitesse du véhicule. De plus, par le fil conducteur 39, l'unité de contrôle du papillon 3 est reliée à un voyant indicateur du fonctionnement du système de régulation de vitesse.

Les deux unités de contrôle 3 et 15 sont reliées l'une a l'autre par une ligne 40 de communication par laquelle elles échangent des informations, et qui peut être de différents types. Avantageusement cependant, on utilise une ligne série bidirectionnelle comprenant au moins deux fils conducteurs 41 et 42, dont le premier transmet des informations de l'unité de contrôle moteur 15 à l'unité de contrôle du papillon 3, et dont le second assure la transmission d'informations en sens opposé. Ces conducteurs 41 et 42, dont chacun assure une communication unidirectionnelle entre les unités de contrôle 3 et 15, sont des fils conducteurs électriques, mais peuvent être des conducteurs à fibres optiques si chacune des deux unités de contrôle 3 et 15 est équipée d'un convertisseur opto-électronique approprié.Cette ligne 40 comprend avantageusement au moins un conducteur 43 supplémentaire, qui transmet des signaux d'horloge entre les deux unités de contrôle 3 et 15. En variante, pour une raison de sécurité, la ligne série bidirectionnelle 40, limitée aux deux conducteurs 41 et 42, peut être doublée, ce qui permet d'utiliser, pour la connexion de la ligne 40 à l'unité de contrôle moteur 15, des bornes disponibles sur le connecteur dont sont équipées des unités de contrôle moteur classiques, pour leur raccordement à l'actionneur de la vanne de commande d'air additionnel des corps de papillon de l'état de la technique.

Cette faculté renforce l'intérêt d'utiliser comme unité de contrôle moteur 15 de l'invention, une unité de contrôle aussi peu modifiée que possible par rapport à celle de l'état de la technique, dont on utilise ainsi les bornes disponibles sur le connecteur dont elles sont équipées, sans qu'il soit nécessaire de monter de connecteurs supplémentaires.

Chacune des deux unités de commande 3 et 15 comprend un étage de gestion des échanges d'informations avec l'extérieur de l'unité considérée, selon une procédure s'assurant de la cohérence des signaux reçus et émis, et gère la ligne de communication série 40, dont le bon fonctionnement est contrôlé par des tests effectués dans chacune des unités 3 et 15 et le protocole de communication.

Chacune des unités de contrôle 3 et 15 intègre ainsi avantageusement les fonctions de gestion et de traitement, d'entrée/sortie, dont les fonctions d'interface série, et comporte les mémoires appropriées.

Par la ligne série 40, les deux unités de contrôle 3 et 15 s'échangent des informations : l'unité de contrôle du papillon 3 transmet à l'unité de contrôle moteur 15 notamment les signaux de position angulaire du papillon 5, qu'elle reçoit du capteur 8, du contacteur 29 de "pied levé" associé à la pédale d'accélérateur 27, et du contacteur 32 d'actionnement de la pédale de frein 31, ainsi que les signaux qui lui proviennent du bloc de commande 38 de la fonction de régulation de vitesse du véhicule, c'est-à-dire des signaux de marche/arrêt de cette fonction, d'actionnement de l'embrayage ou de la boîte de vitesse automatique et de mémorisation ou de reprise de mémorisation de la consigne de vitesse choisie pour le véhicule.Ces signaux de commande de régulation de vitesse, en provenance du bloc de commande 38, et destinés à être pris en compte par l'unité de contrôle moteur 15, ne transitent par l'unité de contrôle du papillon 3 et par la ligne série 40 que parce qu'il est plus avantageux d'implanter des bornes de connexion correspondantes sur le connecteur de l'unité 3, alors que le raccordement direct des lignes 34 à 39 sur l'unité de contrôle moteur 15 imposerait de reconfigurer son connecteur. En outre, l'unité de contrôle du papillon 3, comme l'unité de contrôle moteur 15, met en oeuvre des procédures d'autodiagnostic et de diagnostic interactif, réalisant, dans chaque unité, le diagnostic des entrées/sorties de l'unité, de ses calculs et des informations qu'elle reçoit de l'autre unité par la ligne série 40.En conséquence, l'unité 3 transmet à l'unité 15, par la ligne 40, des informations d'auto-diagnostic du corps de papillon motorisé 2 et de l'unité 3, ainsi qu'un message de validation de la communication.

En sens inverse, l'unité de contrôle moteur 15 transmet à l'unité 3 un signal de consigne de position du papillon, qu'elle élabore, un signal de position angulaire reconstituée du papillon, qu'elle élabore également, pour piloter le papillon 5, effectuer des calculs et mettre en oeuvre des procédures de cohérence nécessaires, procéder aux diagnostics et, en cas de nécessité, à l'application de modes secours définis ci-après, ainsi qu'un signal de commande du voyant témoignant du fonctionnement du système de régulation de vitesse 38, et que l'unité 3 retransmet à ce voyant par le fil conducteur 39, et également des informations liées à l'auto-diagnostic de l'unité de contrôle moteur 15 ainsi que des messages de validation de la communication.

Dans l'unité de contrôle moteur 15, l'élaboration du signal de position angulaire reconstituée du papillon est assurée principalement à partir des signaux de pression d'air dans le collecteur d'admission et de régime moteur, que l'unité 15 reçoit des capteurs correspondants. L'unité 15 met en oeuvre une procédure de contrôle de cohérence, qui compare entre eux le signal de position angulaire du papillon, reçu par la ligne 40 de l'unité 3, le signal de position angulaire reconstituée du papillon, et le signal de consigne qu'elle élabore et, éventuellement, le signal de position de la pédale d'accélérateur 27, reçu du capteur 28.

De même, l'unité 3 de contrôle du papillon met en oeuvre une procédure de contrôle de cohérence comparant entre eux le signal de position angulaire du papillon, qu'elle reçoit directement du capteur 8, et les signaux de consigne et de position angulaire reconstituée du papillon, qu'elle reçoit par la ligne série 40 de l'unité de contrôle moteur 15.

En variante, un signal de débit d'air d'admission est substitué au signal de pression d'air dans le collecteur d'admission, et combiné principalement au signal de régime moteur pour obtenir le signal de position angulaire reconstituée du papillon. Dans ce cas, un débitmètre, par exemple du type à film chaud ou à fil chaud, peut être incorporé dans le corps de papillon motorisé 2 et le signal de débit d'air d'admission peut être, dans ce cas, lu par l'unité de contrôle 3 du papillon et transmis par la ligne série 40 à l'unité de contrôle moteur 15.

Comme mentionné ci-dessus, une autre fonction de l'unité de contrôle moteur 15 est de calculer la position angulaire que doit prendre le papillon 5, c'est-à-dire d'élaborer une consigne de position du papillon, simultanément à la gestion de l'injection et de l'allumage. Ce signal de consigne de la position du papillon est donné par une loi de transfert pédale d'accélérateur 27/papillon 5 programmée qui prend en compte, en mode "suivi de pédale" c'est-à-dire en fonction de la demande émise par le conducteur par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur 27, essentiellement le signal de position de cette pédale fourni par le potentiomètre 28, cette loi de consigne peut également prendre en compte d'autres paramètres, comme la vitesse du véhicule, en mode "régulation de vitesse", et, éventuellement, des signaux provenant d'autres calculateurs embarqués, comme ceux d'un système d'anti-patinage, d'anti-blocage, ou d'une boîte de vitesse ou d'une transmission à contrôle électronique, dont les signaux peuvent être directement transmis à l'unité de contrôle moteur 15 par les fils de liaison 44 à 46 respectivement, ou encore transmis à l'unité de contrôle du papillon 3, qui les retransmet à l'unité de contrôle moteur 15 par la ligne série 40.

La loi de consigne prend également en compte certaines conditions de fonctionnement du moteur, comme la température d'eau du liquide de refroidissement et le régime du moteur, en particulier en mode "régulation du régime de ralenti". Cette loi de consigne tient également compte de stratégies adoptées en matière de confort, et prend en compte des facteurs de pondération pour introduire une progressivité de déplacement angulaire du papillon 5 par rapport à la course de la pédale d'accélérateur 27, et appliquer des corrections dynamiques au papillon. Une autre stratégie prise en compte peut être une stratégie d'antipollution et de réduction de la consommation, par une gestion synchronisée de l'air admis et de la quantité de carburant injectée. En outre, l'élaboration de la loi de consigne de la position du papillon est également assurée à partir de l'état diagnostiqué par l'unité 15.

En résumé, cette unité de contrôle moteur 15 assure essentiellement les fonctions suivantes : l'élaboration de la consigne de position du papillon, comme mentionné cidessus, à partir d'au moins un signal représentatif d'une grandeur physique d'entrée et/ou d'un état du système, ou d'un système associé, l'auto-diagnostic et le diagnostic interactif avec l'autre unité 3 de contrôle du papillon, l'application de modes secours en cas de nécessité, et la gestion de la ligne série 40. En cas de défaut diagnostiqué, l'unité 15 peut commander un voyant indicateur par le fil conducteur 47.

De son côté, l'unité de contrôle 3 du papillon, en plus des fonctions déjà mentionnées de gestion de la ligne série 40, d'acquisition des entrées nécessaires au fonctionnement du système de régulation de vitesse et de transmission des signaux correspondant par la ligne 40 à l'autre unité 15, d'auto-diagnostic et de diagnostic interactif avec cette unité 15, et d'application des modes secours, remplit les autres fonctions essentielles que sont l'application du signal de consigne de la position du papillon, qu qu'elle reçoit de l'unité 15 par la ligne 40, pour l'asservissement en position du papillon 5, afin de positionner ce dernier de façon précise sur la consigne délivrée par 1 l'unité de contrôle moteur 15, et l'initialisation de la position du papillon 5 avec un contrôle à la mise sous tension.

Lorsque l'une et/ou l'autre des unités 3 et 15 diagnostique une défaillance ou lorsque la mise en oeuvre des procédures de cohérence fait apparaître une discordance entre les signaux élaborés dans l'unité considérée et/ou reçus de capteurs reliés à cette unité, avec des signaux reçus de l'autre unité par la ligne série 40, des modes secours sont appliqués par l'une et/ou l'autre des deux unités 3 et 15, selon le degré de défaillance ou de discordance. Des stratégies de modes secours sont appliquées graduellement en fonction du défaut diagnostiqué pour préserver la sécurité des passagers, tout en permettant au véhicule de pouvoir continuer à se déplacer à une vitesse lente, sauf en cas de danger, pouvant imposer l'arrêt du fonctionnement du moteur.

En mode secours, l'action progressive en fonction de l'origine et de la gravité de la défaillance peut commencer par une intervention limitée sur une fonction secondaire, par exemple l'interdiction de fonctionner en mode de régulation de vitesse véhicule. Elle peut se poursuivre par une limitation de l'ouverture maximale du papillon 5, commandée par l'unité de contrôle moteur 15 ou par l'unité de contrôle du papillon 3 dans certains cas de défaut diagnostiqué. Le mode secours appliqué peut également consister en une commande électrique de refermeture du papillon 5, pouvant provenir de l'une et/ou de l'autre des deux unités 15 et 3. Un mode secours consiste également à désactiver l'actionneur 7 du papillon 5, en préservant une fonction mécanique autorisant encore le déplacement du véhicule à faible allure.Cette absence d'activation de l'actionneur 7 peut correspondre à un ordre électrique provenant de l'unité de contrôle moteur 15 ou de l'unité de contrôle du papillon 3, et peut être causée par une rupture de la ligne série 40 ou une défaillance de l'unité 15. Sa conséquence est le retour du papillon 5 sur la position de ralenti accéléré, sous l'action du ressort de rappel, ou sur une position voisine, et elle entraîne dans l'unité de contrôle moteur 15 une correction de l'instant d'allumage et/ou de l'injection, afin de limiter le régime du moteur.

En cas de danger, des voies séparées permettent de diminuer la puissance du moteur, même si la ligne série 40 est coupée. D'une part, l'unité de contrôle moteur 15 peut commander la coupure de l'injection et/ou de l'allumage, et, d'autre part, le papillon 5 peut être fermé, et ceci par deux moyens, soit électriquement par une commande de l'unité de contrôle moteur 15 ou de l'unité de contrôle du papillon 3, soit mécaniquement par le ressort de rappel, après désactivation de l'étage 9 de commande de puissance de l'actionneur 7.

L'unité de contrôle moteur 15 peut donc commander la modulation ou la coupure de l'injection et/ou de l'allumage, afin de diminuer la puissance du moteur, lorsqu'une défaillance de la ligne série 40 est détectée, et lorsqu'elle détecte l'apparition d'un défaut pouvant entraîner une perte de contrôle de la puissance du moteur par le conducteur.

L'alimentation de l'actionneur 7 peut également être coupée, éventuellement après temporisation, par l'unité 3 de contrôle du papillon, lorsque la pédale de frein 31 est actionnée.

On constate ainsi que l'architecture du système autorise la gestion globale du moteur, par ses trois circuits d'alimentation en air, en combustible et d'allumage, par la seule unité de contrôle moteur 15 qui est ainsi en mesure d'intervenir très rapidement et simultanément sur ces trois circuits, en cas de besoin. Le bloc intégré 1, associant au corps de papillon motorisé 2 l'unité électroni que 3 de contrôle du papillon, est ainsi tel que le corps de papillon motorisé 2 se comporte en actionneur intelligent vis-à-vis de l'unité de contrôle moteur 15, avec laquelle l'unité de contrôle du papillon 3 est mise en relation maître-esclave.

Le système présente un degré élevé de fiabilité et garantit un maximum de sécurité en cas de défaillance, en raison de la sécurité liée aux composants, tels qu'ils ont été décrits ci-dessus, de la sécurité liée à l'architecture du système, telle que présentée ci-dessus, et des redondances du système.

En particulier, chaque unité de contrôle 3 et 15 reçoit suffisamment d'informations pour assurer un autodiagnostic suffisant, même en cas de perturbation ou de coupure de la ligne série 40 et/ou si l'autre unité de contrôle est défaillante.

De plus, le système offre deux moyens séparés pour contrôler la position du papillon 5. Le premier moyen est le capteur 8, tel qu'un potentiomètre sur l'axe du papillon, dont le signal est lu directement par l'unité de contrôle 3 du papillon et transmis par la ligne 40 à l'unité de contrôle moteur 15, et le second moyen est le signal de position angulaire reconstituée du papillon, calculé par l'unité de contrôle moteur 15 notamment à partir du régime du moteur et soit la pression d'air à l'admission, soit le débit d'air à l'admission.A noter qu'en cas de défaillance du capteur 8 de la position du papillon 5, l'unité de contrôle du papillon 3 peut utiliser le signal de position reconstituée du papillon, qu'elle reçoit par la ligne 40 de l'unité de contrôle moteur 15, et l'associer à des paramètres d'asservissement adaptés pour le substituer au signal de position détectée du papillon afin d'assurer l'asservissement en position de ce dernier, c'est-à-dire afin de positionner sensiblement le papillon par rapport à la consigne délivrée par l'unité de contrôle moteur 15, avec des performances éventuellement dégradées, mais qui restent suffisantes pour un pilotage acceptable du papillon 5.

Le système offre également deux moyens séparés pour contrôler la demande du conducteur. Le premier moyen est le capteur 28 ou potentiomètre de recopie de la position angulaire de la pédale d'accélérateur 27, dont le signal est lu directement par l'unité de contrôle moteur 15, et le second moyen est le contacteur 29 de "pied levé" ou second potentiomètre, également sensible à l'actionnement de la pédale d'accélérateur 27, et dont le signal est lu directement par l'unité de contrôle du papillon 3, mais retransmis par la ligne 40 à l'unité de contrôle moteur 15. En conséquence, en cas de défaillance du capteur 28 de position angulaire de la pédale d'accélérateur, l'unité de contrôle moteur 15 dispose toujours, par l'intermédiaire de l'unité de contrôle du papillon 3 et du contacteur 29, d'une information sur l'actionnement de la pédale d'accélérateur 27.

On constate de plus que ces redondances et cette sécurité sont obtenues sans qu'il soit nécessaire de doubler les capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur utilisés. En effet, les signaux nécessaires au fonctionnement de chacune des deux unités de contrôle 3 et 15, et provenant de capteurs auxquels cette unité n'est pas directement reliée, lui parviennent en transitant par l'autre unité de contrôle et la ligne série 40. On constate également que chacune des deux unités de contrôle 3 et 15 peut être utilisée comme interface pour envoyer vers l'autre unité des informations provenant de l'extérieur du système ou d'un système associé, ou, en sens contraire, pour envoyer vers l'extérieur ou vers un système associé des informations provenant de cette autre unité de contrôle.

En plus de la loi de transfert pédale d'accélérateur/papillon programmable, un intérêt majeur du système selon l'invention est que la répartition des fonctions sur deux microcontrôleurs séparés, avec des tests de surveillance mutuelle, donne accès à un grand nombre de fonctions réalisables, dont certaines sont nouvelles, et qui peuvent être classées en deux catégories selon qu'elles interviennent sur le contrôle du moteur ou selon qu'elles interviennent sur le contrôle du véhicule.

Dans la première catégorie, pour parvenir à l'objectif consistant à réaliser le dosage de la puissance du moteur et d'optimiser son fonctionnement, notamment en émission de polluants et en consommation, on peut intégrer dans la loi de transfert pédale d'accélérateur/papillon programmable, le prépositionnement du papillon pour le démarrage, notamment à froid, la régulation du régime de ralenti, en fonction par exemple de la température d'eau, ainsi que des fonctions d'amortissement des déplacements angulaires du papillon, le suivi de richesse du mélange air/combustible lors des transitoires, et la limitation du régime du moteur.

Les fonctions appartenant à la seconde catégorie sont celles au travers desquelles le contrôle de la position du papillon produit des conséquences au niveau du véhicule, pour améliorer le confort, l'agrément de conduite et la sécurité. Ces fonctions sont des fonctions de régulation et/ou de limitation de la vitesse du véhicule, de commande du papillon pour l'anti-patinage et/ou l'anti-blocage, la réduction des à-coups, et les interactions avec une boîte de vitesse électronique, un système anti-collision, un système de guidage, et/ou un système de contrôle d'attitude du véhicule, par exemple en virage, tel qu'un système de suspension active.

Pour la réalisation de l'unité de contrôle moteur selon l'invention, l'architecture d'une unité de contrôle moteur de l'état de la technique peut être essentiellement conservée, les bornes du connecteur pour commander l'actionneur du circuit d'alimentation en air additionnel dans une unité de contrôle moteur classique étant utilisées, dans le système selon l'invention, pour le raccordement de la ligne série 40 à l'unité de contrôle moteur 15, dont l'électroni que de commande, par rapport à celle commandant le circuit d'air additionnel dans une unité classique, est étendue à toute la plage dynamique du papillon (par exemple de O à 400 kg d'air par heure).

Le système décrit ci-dessus en référence à la figure unique est particulièrement adapté aux installations d'injection du type multipoint, c'est-à-dire comportant un injecteur au moins pour chaque cylindre du moteur, et assurant l'injection en aval du corps de papillon, dans l'extrémité aval de la tubulure d'injection, au voisinage immédiat de la culasse du moteur. Si le dispositif doit être adapté à une injection du type monopoint, alors l'unique injecteur, ou les deux injecteurs cote-à-cote est ou sont montés directement intégrés dans le corps de papillon 4, de manière à injecter le combustible directement en amont du papillon 5, et le régulateur de pression d'alimentation du ou des injecteurs est également intégré dans ce corps 4.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Système de contrôle moteur à corps de papillon motorisé, pour moteur à combustion interne à allumage commandé équipé d'une installation d'alimentation en combustible par injection, comprenant

- un corps de papillon motorisé (2), comportant au moins un papillon (5) monté en rotation sur un axe (6) dans un conduit du corps (4), au moins un actionneur (7) de papillon, qui commande la rotation de l'axe (6) du papillon (5), et qui est intégré au corps de papillon (4), et au moins un capteur (8) de la position angulaire du papillon, également intégré au corps de papillon (4),

- une première unité électronique de calcul et de contrôle (3), pour le contrôle du papillon (5), comportant au moins un circuit de puissance (9) de commande de l'actionneur (7) du papillon (5), auquel l'unité (3) de contrôle du papillon est directement reliée, et au moins un circuit (10) d'asservissement en position du papillon, comparant un signal reçu du capteur (8) de la position angulaire du papillon, auquel l'unité (3) de contrôle du papillon est directement reliée, à au moins un signal de consigne de position du papillon (5), et élaborant, à partir d'un signal d'erreur résultant de la comparaison, un ordre de commande de position du papillon (5), qui est transmis au circuit de puissance (9), et

- une seconde unité électronique de calcul et de contrôle (15), pour le contrôle du moteur, reliée à des capteurs (17) de paramètres de fonctionnement du moteur, dont elle reçoit des informations relatives au moins à la vitesse de rotation du moteur (18), la position de l'arbre du moteur, et la pression et/ou le débit de l'air dans le collecteur d'admission (19), et élaborant des ordres de commande d'injection et d'allumage, qu'elle transmet à des actionneurs (22) des circuits d'injection de combustible et d'allumage du moteur, dont elle contrôle le fonctionnement, l'unité (15) de contrôle du moteur transmettant des informations à l'unité (3) de contrôle du papillon, à laquelle elle est reliée par une ligne de communication (40), caractérisé en ce que le signal de consigne de position du papillon (5) est élaboré dans l'unité (15) de contrôle du moteur, à partir d'au moins un signal de la position de la pédale d'accélérateur (27) délivré par au moins un capteur (28) correspondant auquel l'unité (15) de contrôle moteur est directement reliée, ledit signal de consigne étant transmis par la ligne de communication (40), à l'unité (3) de contrôle du papillon, qui est implantée directement sur le corps de papillon (4) de façon à constituer un unique ensemble (1) avec lui, le signal de la position angulaire du papillon (5) étant transmis de l'unité (3) de contrôle du papillon à l'unité (15) de contrôle moteur par la ligne de communication (40).

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (7) du corps de papillon motorisé (2) est un actionneur électrique, à commande bipolaire, sans couple de maintien lorsqu'il n'est pas alimenté, de préférence un moteur couple.

3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'actionneur (7) du corps de papillon motorisé (2) est monté directement sur l'axe (6) du papillon (5) de sorte que l'axe (6) soit commun au papillon (5) et à l'actionneur (7).

4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de papillon motorisé (2) comprend au moins un ressort de rappel, déplaçant le papillon (5) dans le sens de la fermeture, lorsque l'actionneur (7) n'est plus alimenté, ledit ressort de rappel refermant de préférence le papillon (5) sur une position de faible ouverture, correspondant à un fonctionnement au ralenti accéléré du moteur, autorisant le déplacement du véhicule à vitesse lente.

5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une absence d'activation de l'actionneur (7), alors que le moteur fonctionne, correspondant à un ordre de l'unité (15) de contrôle moteur ou de l'unité (3) de contrôle du papillon, ou toutes autres causes, comme une rupture de la ligne de communication (40), et ayant pour conséquence un retour du papillon (5) sur la position de ralenti accéléré, définie par le ressort de rappel, ou sur une position voisine, entraîne dans l'unité (15) de contrôle moteur une correction de l'instant d'allumage et/ou de la durée d'injection afin de limiter le régime du moteur.

6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité (3) de contrôle du papillon est directement reliée à au moins un capteur de freinage (32), de sorte que si la pédale de frein (31) est actionnée, l'unité (3) de contrôle du papillon coupe, éventuellement après temporisation, l'alimentation de l'actionneur (7), le signal du capteur de freinage (32) étant transmis de l'unité (3) de contrôle du papillon à l'unité (15) de contrôle du moteur par la ligne de communication (40).

7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité (3) de contrôle du papillon est directement reliée à au moins un capteur d'actionnement (29) de la pédale d'accélérateur (27), qui est un contacteur d'actionnement de cette pédale ou un second capteur de position de cette pédale, afin de découpler les signaux provenant de la pédale d'accélérateur (27) vers l'unité (15) de contrôle moteur et vers l'unité (3) de contrôle du papillon, le signal du capteur d'actionnement (29) de la pédale d'accélérateur (27) étant transmis de l'unité (3) de contrôle du papillon vers l'unité (15) de contrôle moteur par la ligne de communication (40).

8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'unité (15) de contrôle du moteur élabore, à partir des informations qu'elle reçoit principalement des capteurs de pression et/ou de débit d'air dans le collecteur d'admission (19) et de vitesse du moteur (18), un signal de la position angulaire reconstituée du papillon, qu'au moins une procédure de contrôle de cohérence, mise en oeuvre dans l'unité (15) de contrôle du moteur, compare au signal de consigne et/ou au signal du capteur (8) de position angulaire du papillon (5) reçu de l'unité (3) de contrôle du papillon par la ligne de communication (40), le signal de position reconstituée étant transmis à l'unité (3) de contrôle du papillon par la ligne de communication (40).

9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité (3) de contrôle du papillon met en oeuvre au moins une procédure de contrôle de cohérence comparant entre eux au moins deux signaux parmi les signaux de consigne et de position reconstituée du papillon, que l'unité (3) de contrôle du papillon reçoit par la ligne de communication (40) de l'unité (15) de contrôle du moteur, et le signal de position angulaire du papillon (5) reçu directement du capteur correspondant (8).

10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'unité (15) de contrôle du moteur peut substituer au moins partiellement à la consigne élaborée à partir du signal reçu d'un capteur (28) de position de la pédale d'accélérateur (27), une consigne correspondant à une loi programmée, élaborée en tenant compte d'au moins un autre signal, tel que le régime moteur (18), pour la régulation du régime de ralenti, ou la vitesse du véhicule, pour la régulation ou la limitation de la vitesse de celui-ci, et provenant éventuellement d'au moins un capteur supplémentaire d'un paramètre de fonctionnement du moteur, tel que la température (20) de l'eau de refroidissement du moteur, et/ou d'au moins une autre unité de calcul et de contrôle du véhicule, tel qu'une unité d'antipatinage (44), d'anti-blocage des roues (45), de commande d'une boîte de vitesse automatique (46), de contrôle d'attitude du véhicule, ou encore d'au moins un signal élaboré par l'unité (15) de contrôle moteur à partir de paramètres de fonctionnement des circuits d'injection et d'allumage, tels que la quantité de combustible injecté, le volume d'air admis dans le moteur, ou encore la progressivité du mouvement de la pédale d'accélérateur (27) et/ou la variation de couple moteur en régime transitoire.

11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des signaux de commande de régulation de vitesse, tels que des signaux de marche/arrêt de la régulation (36), de choix de la consigne de vitesse (35), de frein (33), et/ou d'embrayage (37), provenant du conducteur ou d'une autre source (38), et pris en compte par l'unité (15) de contrôle du moteur, lui sont transmis par la ligne de communication (40) depuis l'unité (3) de contrôle du papillon, qui les reçoit par au moins un contacteur d'embrayage, de frein, de marche/arrêt, et/ou de choix de la consigne de vitesse.

12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la ligne de communication (40) est une ligne parallèle ou série, uni ou bidirectionnelle simple ou doublée, ou une ligne bidirectionnelle à un ou deux fils dans lequel ou lesquels les informations circulent dans les deux sens suivant un séquencement et un protocole définis, tel qu'un protocole dit "VAN" ou "CAN".

13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que la ligne de communication (40) est une ligne série bidirectionnelle, comprenant au moins deux conducteurs (41, 42) électriques et/ou optiques, dont chacun assure une communication unidirectionnelle entre les unités de contrôle du moteur (15) et du contrôle du papillon (3), la ligne série (40) pouvant comprendre au moins un conducteur supplémentaire (43), transmettant des signaux d'horloge entre les deux unités de contrôle (3, 15).

14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que chacune des deux unités de contrôle (3, 15) met en oeuvre des procédures d'autodiagnostic et de diagnostic interactif réalisant, dans chaque unité, le diagnostic des entrées/sorties de l'unité, de ses calculs et des informations qu'elle reçoit de l'autre unité par la ligne de communication (40), dont le bon fonctionnement est contrôlé par des tests effectués dans chacune des unités de contrôle par des circuits de gestion de ladite ligne et un protocole de communication.

15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que chacune des deux unités de contrôle (3, 15) reçoit directement suffisamment de signaux pour assurer le diagnostic, même si la ligne de communication (40) et/ou l'autre unité de contrôle est défaillante.

16. Système selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que, dans le cas de l'apparition d'un défaut, l'unité (3) de contrôle du papillon commande directement la fermeture du papillon (5) par une commande électrique ou une désactivation de l'actionneur (7), et/ou, dans le cas où la ligne de liaison est encore opérationnelle, demande à l'unité (15) de contrôle moteur la modulation et/ou la coupure de l'injection et/ou l'allumage.

17. Système selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que, dans le cas de l'apparition d'un défaut, l'unité de contrôle moteur (15) commande directement la modulation et/ou la coupure de l'injection et/ou l'allumage, et/ou demande, si la ligne est encore opérationnelle, à l'unité (3) de contrôle du papillon, de refermer le papillon (5) par commande électrique ou désactivation de l'actionneur (7).

18. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que chacune des deux unités (3, 15) de contrôle comprend au moins un microcontrôleur.

19. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, telle que rattachée à la revendication 8, caractérisé en ce que, en cas de défaillance du capteur (8) de position du papillon (5), l'unité (3) de contrôle du papillon utilise le signal de position reconstituée du papillon (5), envoyé par l'unité (15) de contrôle moteur, et associé à des paramètres d'asservissement adaptés pour positionner sensiblement le papillon (5) par rapport à la consigne délivrée par l'unité (15) de contrôle moteur.

20. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que l'ouverture du papillon (5) est limitée par l'unité (15) de contrôle moteur ou l'unité (3) de contrôle du papillon, dans certains cas de défauts diagnostiqués.

21. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'unité (3) électronique de contrôle du papillon, comprenant au moins un microcontrôleur assurant au moins l'asservissement de position du papillon et la commande de puissance de l'actionneur, est intégrée dans le corps de papillon (4).

22. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure du débit d'air d'admission est également incorporé au corps de papillon motorisé (2), et la ligne de communication (40) peut alors transmettre, de l'unité (3) de contrôle du papillon à l'unité (15) de contrôle moteur, un signal correspondant au débit d'air, notamment pris en compte avec le signal de vitesse du moteur (18) pour l'élaboration d'un signal de position reconstituée du papillon par l'unité (15) de contrôle moteur.

23. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, pour moteur équipé d'une installation d'injection du type dit "monopoint", caractérisé en ce qu'un circuit d'alimentation en combustible, présentant au moins un injecteur et un régulateur de pression, est également incorporé au corps de papillon motorisé (2), la commande de chaque injecteur pouvant être transmise, sous la forme de signaux numériques, de l'unité (15) de contrôle moteur à l'unité (3) de contrôle du papillon par la ligne de communication (40).