FR2724416A1

FR2724416A1 - Fuel and/or ignition control for 4=stroke IC engine

Info

Publication number: FR2724416A1
Application number: FR9410811A
Authority: FR
Inventors: Jean Marc Hornewer; Eric Marcheguet
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-15
Anticipated expiration: 2014-09-09
Also published as: FR2724416B1

Abstract

An opto-electronic, magnetic or Hall effect sensor (3) detects the passage of identical teeth regularly spaced round a wheel (2) fixed on the crankshaft, passing a continuously pulsed incremental signal to the controller (7). The camshaft carries a disk (4) with a stepped rim, whose radius over one half the circumference exceeds that over the other half. The passage of each step is signalled to controller by another, similar, sensor (5); as the speed is half crankshaft speed, each step. unambiguously represents the position, e.g. TDC, of a particular piston. Thus informed, the controller's central processor, using associated memories and analogue/digital converters, can adjust fuel injection and ignition for optimum performance.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE A ALLUMAGE COMMANDE
La présente invention concerne un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne à allumage commandé type multicylindre équipant notamment un véhicule automobile.CONTROL DEVICE OF A COMBUSTION ENGINE
INTERNAL CONTROLLED IGNITION
The present invention relates to a device for controlling an internal combustion engine with controlled ignition of the multi-cylinder type, in particular fitted to a motor vehicle.

La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande de l'injection et/ou de l'allumage d'un moteur à combustion interne. The present invention relates more particularly to a device for controlling the injection and / or ignition of an internal combustion engine.

multicylindre comportant des moyens de repérage angulaire de pièces animées d'un mouvement de rotation aptes à fournir à un système électronique de contrôle un signal de repérage absolu et un signal de repérage incrémental permettant de suivre l'évolution du cycle moteur dans les cylindres du moteur.multicylinder comprising means for angular location of parts driven by a rotational movement capable of providing an electronic control system with an absolute location signal and an incremental location signal allowing the evolution of the engine cycle in the engine cylinders to be followed .

Il est bien connu de commander le fonctionnement d'un moteur à combustion interne iulticylindre à allumage commandé pour véhicule automobile grâce à un système électronique de contrôle qui détermine les périodes d'injection de carburant (déterminées par les instants de début et de fin d'injection) de chaque injecteur et/ou les instants d'allumage de chacune des bougies, en fonction des valeurs prises par un certain nombre de paramètres liés au fonctionnement du moteur et notamment à partir du suivi du déroulement du cycle moteur dans les cylindres du moiteur. It is well known to control the operation of a multi-cylinder internal combustion engine with positive ignition for a motor vehicle by means of an electronic control system which determines the fuel injection periods (determined by the instants of start and end of injection) of each injector and / or the instants of ignition of each of the spark plugs, according to the values taken by a certain number of parameters related to the operation of the engine and in particular from monitoring the progress of the engine cycle in the wetness cylinders .

Le repérage du déroulement du cycle moteur dans les cylindres du moteur est obtenu à partir de l'observation des déplacements de l'équipage mobile du moteur et notamment à partir du repérage angulaire de la rotation du vilebrequin. Ce repérage de la position angulaire nécessite, confere le brevet FR-77/36283, au rotins deux informations : l'une, appelée repérage incrémental, est constituée par une série de dents régulièrement espacées et matérialisant des angles élémentaires, l'autre, appelée repérage absolu, représente un repère unique par tour de vilebrequin servant d'origine au comptage de l'angle grace au premier repère, ce repère étant en général le passage à la position Point Mort Haut d'un cylindre donné de référence. The location of the running of the engine cycle in the engine cylinders is obtained from the observation of the movements of the mobile engine assembly and in particular from the angular location of the rotation of the crankshaft. This location of the angular position requires, confers patent FR-77/36283, on rattans two pieces of information: one, called incremental location, is constituted by a series of teeth regularly spaced and materializing elementary angles, the other, called absolute marking, represents a single mark per crankshaft revolution used as an origin for counting the angle thanks to the first mark, this mark being generally the transition to the Top Dead Center position of a given cylinder of reference.

On obtient classiquement ces deux informations à partir d'un disque (ou cible) solidaire du vilebrequin, comportant donc un certain nombre de dents régulièrement réparties à sa périphérie de façon à définir un repérage incrémental, une dent étant toutefois supprimée à l'endroit du repere absolu. Un seul capteur de position détectant le passage des dents et disposé en regard du disque, suffit alors à produire les deux informations recherchées. These two pieces of information are conventionally obtained from a disk (or target) integral with the crankshaft, therefore comprising a number of teeth regularly distributed around its periphery so as to define an incremental marking, a tooth being however deleted at the location of the absolute benchmark. A single position sensor detecting the passage of the teeth and positioned opposite the disc, is then sufficient to produce the two pieces of information sought.

Un tel système a pour inconvénient de nécessiter un traitement électronique compliqué pour détecter le repere d'origine formé par la dent manquante et par ailleurs le signal incrémental présente une discontinuité. The drawback of such a system is that it requires complicated electronic processing to detect the original reference point formed by the missing tooth and, moreover, the incremental signal has a discontinuity.

De plus, un tel dispositif de détection de la position angulaire du vilebrequin s'avère insuffisant pour suivre le déroulement précis du cycle pour un moteur à quatre temps, nécessaire pour piloter les motifs d'injection de plus en plus sophistiqués. En effet, pour un moteur à combustion interne à quatre temps, le vilebrequin exécute deux tours complets (ou 720 d'angle), avant qu'un piston donné se retrouve dans la méme position de fonctionnement dans le cycle moteur. I1 en résulte qu'à partir de la seule observation de la rotation de la cible portée par le vilebrequin, il n'est, a priori, pas possible de fournir une information sur chaque cylindre sans une indétermination de deux temps moteur dans le cycle (le repérage de la position Point Nort Haut recouvrant aussi bien la phase admission que la phase explosion). In addition, such a device for detecting the angular position of the crankshaft proves to be insufficient to follow the precise progress of the cycle for a four-stroke engine, necessary for controlling the increasingly sophisticated injection patterns. Indeed, for a four-stroke internal combustion engine, the crankshaft performs two complete turns (or 720 of angle), before a given piston finds itself in the same operating position in the engine cycle. It follows that from the sole observation of the rotation of the target carried by the crankshaft, it is not a priori possible to provide information on each cylinder without an indetermination of two engine times in the cycle ( the location of the Point Nort Haut position covering both the intake phase and the explosion phase).

La détermination précise de la position de chaque cylindre dans le cycle ne pouvant etre déduite de la seule rotation du vilebrequin, la recherche d'une information complémentaire est donc nécessaire pour savoir si le cylindre est dans la premiere ou dans la seconde moitié du cycle moteur (phases admission puis compression durant le premier tour vilebrequin, phases explosion et détente lors du second tour). The precise determination of the position of each cylinder in the cycle can not be deduced from the only rotation of the crankshaft, the search for additional information is therefore necessary to know if the cylinder is in the first or in the second half of the engine cycle (intake and compression phases during the first crankshaft turn, explosion and expansion phases during the second turn).

Afin d'obtenir une telle information complémentaire, on a développé des moyens complémentaires de repérage portés par un disque émetteur qui tourne deux fois moins vite que le vilebrequin. A cet effet, il est connu, notamment par le document FR-A-2.622.926, de disposer un tel disque émetteur sur-^l'arbre à cames ou sur l'arbre du répartiteur d'allumage qui est entrainé par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2 à partir du vilebrequin. In order to obtain such additional information, additional tracking means have been developed carried by a transmitting disc which rotates twice as slowly as the crankshaft. To this end, it is known, in particular from document FR-A-2,622,926, to have such a transmitting disc on the ^ camshaft or on the shaft of the ignition distributor which is driven by the through a 1/2 gear reducer from the crankshaft.

Selon l'art antérieur connu, le repérage de la position de chacun des différents cylindres dans le déroulement de leur cycle de fonctionnement est donc opéré à partir d'une première cible portée par le vilebrequin qui coopere avec un premier capteur pour fournir le repérage incrémental et le repérage absolu et une seconde cible portant un repere qui coopère avec un second capteur pour compléter le repérage absolu opéré par le premier capteur et lever l'indéterminée de 2 temps dans le cycle moteur. According to the known prior art, the location of the position of each of the different cylinders in the course of their operating cycle is therefore operated from a first target carried by the crankshaft which cooperates with a first sensor to provide the incremental location and the absolute location and a second target carrying a location which cooperates with a second sensor to complete the absolute location operated by the first sensor and lift the indeterminate by 2 times in the engine cycle.

Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de détection de la position angulaire de l'arbre cames qUi remédie aux inconvénients de l'art antérieur, notamment en ce qu'il permet de diminuer la complexité des moyens de traitaient électronique des signaux produits par les capteurs et de supprimer toute discontinuité du signal incrémental. The object of the present invention is therefore to propose a device for detecting the angular position of the camshaft which overcomes the drawbacks of the prior art, in particular in that it makes it possible to reduce the complexity of the means for electronically processing signals produced by the sensors and to remove any discontinuity in the incremental signal.

Le dispositif de commande selon l'invention, de l'injection de carburant et/ou de l'allumage d'un moteur à combustion interne multicylindre destiné notanent à équiper un véhicule automobile, comprend un système électronique de contrôle du type comportant une unité centrale, des mémoires vives, des mémoires mortes, des convertisseurs analogiques-numériques et différentes interfaces d'entrées et de sorties, et des moyens de repérage angulaire comportant un premier capteur coopérant avec une première cible portée par le vilebrequin et un second capteur coopérant avec une seconde cible portée par un arbre à cames, ces moyens de repérage angulaire étant aptes à fournir au système électronique de contrôle un signal de repérage absolu et un signal de repérage incrémental permettant de suivre l'évolution du cycle moteur dans les cylindres du moteur. The control device according to the invention, for the injection of fuel and / or the ignition of a multi-cylinder internal combustion engine intended in particular to equip a motor vehicle, comprises an electronic control system of the type comprising a central unit , random access memories, read-only memories, analog-digital converters and various input and output interfaces, and angular location means comprising a first sensor cooperating with a first target carried by the crankshaft and a second sensor cooperating with a second target carried by a camshaft, these angular tracking means being able to supply the electronic control system with an absolute tracking signal and an incremental tracking signal making it possible to follow the evolution of the engine cycle in the engine cylinders.

Selon l'invention, le dispositif de commande d'un moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le signal de repérage absolu définissant un repère unique par tour de vilebrequin est produit par le second capteur associé à l'arbre à cames. According to the invention, the control device of an internal combustion engine is characterized in that the absolute identification signal defining a single reference per revolution of the crankshaft is produced by the second sensor associated with the camshaft.

Selon une autre caractéristique du dispositif de commande d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, le signal de repérage incrémental est produit par le premier capteur, la première cible étant constituée par une couronne dentée fixée à une extrémité du vilebrequin, cette couronne comportant à sa périphérie un nombre prédéterminé de dents toutes identiques et régulièrement espacées. According to another characteristic of the control device of an internal combustion engine object of the invention, the incremental tracking signal is produced by the first sensor, the first target being constituted by a toothed ring fixed to one end of the crankshaft, this crown having at its periphery a predetermined number of teeth all identical and regularly spaced.

Selon une autre caractéristique du dispositif de commande d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la seconde cible est formée par un disque fixé à une extrémité de 1 'arbre à cames et présentant à sa périphérie radiale une unique dent couvrant un secteur angulaire de 180 d'angle, le signal de repérage absolu étant alors délivré par le second capteur à chaque passage de l'un des flancs de cette dent. According to another characteristic of the control device of an internal combustion engine object of the invention, the second target is formed by a disc fixed at one end of the camshaft and having at its radial periphery a single tooth covering a angular sector of 180 of angle, the absolute tracking signal then being delivered by the second sensor at each passage of one of the flanks of this tooth.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description faite ciaprès d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, sur lesquels
la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de commande selon l'invention
la figure 2 est une vue dedétail de la figure 1 précisant les moyens de repérage angulaire utilisés par le dispositif de commande selon l'invention.The objects, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing, in which
Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine equipped with a control device according to the invention
Figure 2 is a detail view of Figure 1 specifying the angular tracking means used by the control device according to the invention.

Seules les parties du dispositif de commande d'admission nécessaires à la compréhension de l'invention ont été figurées. Par ailleurs, pour faciliter la lecture du dessin, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Only the parts of the intake control device necessary for understanding the invention have been shown. Furthermore, to facilitate reading of the drawing, the same elements have the same references from one figure to another.

Conformément à la figure 1, on a représenté un moteur à combustion interne à quatre cylindres en ligne et à allumage commandé, référencé 1, qui est, de manière connue en soi, équipé d'un dispositif d'alimentation en carburant du type à injection multipoint & commande électronique où chaque cylindre est alimenté en carburant par un électro-injecteur 8 spécifique L'ouverture de chaque électro-injecteur 8 ainsi que l'alimentation en haute tension des bougies d'allumage 9 sont coflandéu par un système électronique de contrôle 7. In accordance with FIG. 1, there is shown an internal combustion engine with four in-line cylinders and with spark ignition, referenced 1, which is, in a manner known per se, equipped with a fuel supply device of the injection type. multipoint & electronic control where each cylinder is supplied with fuel by a specific electro-injector 8 The opening of each electro-injector 8 as well as the high voltage supply of the spark plugs 9 are coflanded by an electronic control system 7 .

Le système électronique de contrôle moteur 7 comprend classiquement un microprocesseur, des mémoires vives et mortes, des convertisseurs analogiques-numériques et différentes interfaces d'entrées et de sorties. Il reçoit différents signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du moteur, il effectue des opérations et génère ensuite des signaux de sortie à destination notamment des injecteurs 8 et des bougies 9. The electronic engine control system 7 conventionally comprises a microprocessor, read and write memories, analog-to-digital converters and various input and output interfaces. It receives various input signals relating to the operation of the engine, it performs operations and then generates output signals intended in particular for injectors 8 and spark plugs 9.

Parmi les signaux d'entrée nécessaires au fonctionnement du système électronique de contrôle pour opérer la commande notamment des injecteurs 8, figurent ceux émis par un premier capteur de repérage angulaire 3 disposé en regard d'une première cible correspondante 2 portée à l'une des extrémités du vilebrequin et par un second capteur de repérage angulaire 5 disposé en regard d'une seconde cible 4 portée à l'une des extrémités d'un arbre à cames. Among the input signals necessary for the operation of the electronic control system to operate the control, in particular of the injectors 8, are those emitted by a first angular location sensor 3 disposed opposite a first corresponding target 2 carried to one of the ends of the crankshaft and by a second angular location sensor 5 disposed opposite a second target 4 carried at one of the ends of a camshaft.

Ces capteurs de repérage angulaire étant aptes à fournir au système électronique de contrôle moteur 7 des signaux de repérage absolu et de repérage incrémental permettant de suivre l'évolution du cycle moteur dans les cylindres du moteur 1. These angular tracking sensors being able to supply the electronic engine control system 7 with absolute tracking and incremental tracking signals making it possible to follow the evolution of the engine cycle in the cylinders of engine 1.

Conformément à la figure 2, les moyens de repérage angulaire vont être maintenant détaillés. In accordance with FIG. 2, the angular location means will now be detailed.

La première cible est constituée par une couronne dentée 2 fixée à une extrémité du vilebrequin, cette couronne comportant à sa périphérie un nombre prédéterminé de dents 21 toutes identiques et régulièrement espacées. The first target is constituted by a toothed crown 2 fixed to one end of the crankshaft, this crown comprising at its periphery a predetermined number of teeth 21 all identical and regularly spaced.

Devant cette cible 2 est donc disposé le premier capteur de position 3 qui est destiné à détecter le passage des dents 21 ; ce capteur peut autre de type optoélectronique, magnétique, ou encore à effet Hall.In front of this target 2 is therefore arranged the first position sensor 3 which is intended to detect the passage of the teeth 21; this sensor can other optoelectronic, magnetic, or Hall effect type.

Le premier capteur 3 permet donc de fournir un signal incrémental sans aucune discontinuité permettant une analyse particulièrement précise de la vitesse instantanée du vilebrequin contrairement aux systèmes existants où la présence d'une dent manquante définissant un repère absolu engendre des perturbations difficilement corrigibles. The first sensor 3 therefore makes it possible to provide an incremental signal without any discontinuity allowing a particularly precise analysis of the instantaneous speed of the crankshaft unlike existing systems where the presence of a missing tooth defining an absolute benchmark generates disturbances that are difficult to correct.

La seconde cible est formée par un disque 4 fixé à une extrémité de l'arbre à cames. Ce disque 4 présente à sa périphérie radiale une unique dent 42 recouvrant un secteur angulaire de 1800 d'angle. Le second capteur 5 qui lui est associé est destiné à détecter le passage de la dent 42 ainsi que les instants de transition formés par les passages des flancs montant 41 et descendant 43 de la dent 42. The second target is formed by a disc 4 fixed to one end of the camshaft. This disc 4 has at its radial periphery a single tooth 42 covering an angular sector of 1800 of angle. The second sensor 5 which is associated with it is intended to detect the passage of the tooth 42 as well as the transition instants formed by the passages of the rising 41 and descending flanks 43 of the tooth 42.

La reconnaissance des fronts montant 41 et descendant 43 permet de définir un signal de repérage absolu correspondant par exemple au passage à la position
Point Nort Haut d'un cylindre de référence, tandis que la reconnaissance de la dent 42 permet de fournir classiquement dans quelle partie du cycle se situe le cylindre de référence, information indispensable notamment pour opérer une injection phasée. Recognition of rising edges 41 and falling edges 43 makes it possible to define an absolute tracking signal corresponding for example to the transition to the position
Point Nort Haut of a reference cylinder, while the recognition of tooth 42 makes it possible to provide conventionally in which part of the cycle the reference cylinder is located, essential information in particular to operate a phased injection.

Ainsi conformément à l'invention, le transfert au second capteur 5 associé à l'arbre à cames de l'émission du signal de repérage absolu permet d'améliorer la qualité du signal incrémental tout en simplifiant tant les moyens de traitement du signal associés au premier capteur 3 que la réalisation de la première cible, sans pour autant compliquer ni le fonctionnement de ce second capteur 5 ni la réalisation de la seconde cible 4. Thus in accordance with the invention, the transfer to the second sensor 5 associated with the camshaft of the transmission of the absolute tracking signal makes it possible to improve the quality of the incremental signal while at the same time simplifying the signal processing means associated with the first sensor 3 as the production of the first target, without complicating either the operation of this second sensor 5 or the production of the second target 4.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Claims

[1] Device for controlling the injection of fuel and / or the ignition of a multi-cylinder internal combustion engine (1) intended in particular for equipping a motor vehicle, comprising an electronic control system (7) of the type comprising a central unit, random access memories, read-only memories, analog-to-digital converters and various input and output interfaces, and angular location means comprising a first sensor (3) cooperating with a first target (2) carried by the crankshaft and a second sensor (5) cooperating with a second target (4) carried by a camshaft, the angular tracking means being able to supply to said electronic control system (7) an absolute tracking signal and an incremental tracking signal for monitoring the evolution of the engine cycle in the engine cylinders (1), characterized in that the absolute locating signal defining a single locator per vile revolution crankshaft is produced by said second sensor (5).

(2) Control device according to claim 1, characterized in that the incremental locating signal is produced by the first sensor (3), the first target being constituted by a toothed crown (2) fixed to one end of the crankshaft, said crown (2) having at its periphery a predetermined number of teeth (21) all identical and regularly spaced.

(3] Control device according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the second target is formed by a disc (4) fixed to one end of the camshaft and having at its radial periphery a single tooth (42) covering an angular sector of 1800 at an angle, the absolute locating signal then being delivered by the second sensor (5) each time one of the flanks (41,43) of said tooth (42) passes.