FR2579672A1 - Dispositif de controle du nombre de tours par minute d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE CONTROLE DU NOMBRE DE TOURS PAR MINUTE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN MOYEN 62 D'AJUSTEMENT DE NOMBRE DE TOURS PAR MINUTE QUI PRODUIT AU MOINS UN SIGNAL DE QUANTITE D'ASPIRATION VOULUE OU UN SIGNAL DE PRESSION VOULUE AU TUBE D'ASPIRATION POUR LE MOTEUR SUR LA BASE DE LA RELATION ENTRE LE NOMBRE DE TOURS PAR MINUTE DU MOTEUR ET LA VALEUR VOULUE; UN PREMIER LIMITEUR 12 QUI LIMITE L'UN DES DEUX SIGNAUX DANS UNE PLAGE PREDETERMINEE; UN MOYEN D'AJUSTEMENT D'ASPIRATION 112 PRODUISANT UN SIGNAL SUR LA BASE DE LA RELATION ENTRE UN SIGNAL DE LA QUANTITE REELLE D'ASPIRATION OU UN SIGNAL DE LA PRESSION REELLE AU TUBE D'ASPIRATION ET LA SORTIE DU PREMIER LIMITEUR; UN SECOND LIMITEUR 13 QUI LIMITE LA SORTIE DU MOYEN D'AJUSTEMENT DANS UNE PLAGE PREDETERMINEE ET UNE SOUPAPE DE CONTROLE D'ASPIRATION 8 QUI RECOIT LA SORTIE DU SECOND LIMITEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.
Description
1. La présente invention se rapporte à un dispositif pour contrôler le
nombre de tours (que l'on appellera ci-après t/mm) d'un moteur à combustion interne qui sert à contrôler, par réaction, le nombre de t/mn sans charge du moteur à combustion interne à un nombre prédéterminé
de tours.
Jusqu'à maintenant, une telle valeur de t/mn sans charge d'un moteur à combustion interne était sujette à
un contrôle à une valeur constante à un nombre prédéter-
miné de tours par minute. Ce contrôle de t/mn a pour but d'établir une valeur de t/mn sans charge plus faible afin de supprimer la consommation de carburant en mode sans charge autant que possible, et de supprimer la fluctuation
du nombre de tourspar minute pouvant être due à une pertur-
bation,donc une aptitude à un contrôle rapide de haute
précision est requise.
Les facteurs de la fluctuation du nombre de tours par minute sont largement répartis en un facteur primaire attribué à la fluctuation d'une perte sans charge du moteur lui-même et/ou à la fluctuation de l'efficacité thermique
du moteur et un facteur secondaire attribué à la fluctua-
tion d'un gain d'ajustement inhérent dans un moyen d'ajustement d'aspiration employé pour ajuster la fluctuation du nombre de tours par minute du fait du facteur primaire et/ou à
la fluctuation de la densité de l'air atmosphérique for-
- mant une source d'aspiration d'air.
Comme cela est révélé dans la Gazette Officielle
de la demande de Brevet au Japon N 59-162340,en conse-
quence, on a proposé un procédé pour contrôler le nombre de tours par minute d'un moteur à une valeur voulue en produisant une quantité d'aspiration voulue ou pression dans le tube d'aspiration selon un signal d'ajustement
basé sur l'écart entre la valeur voulue et la valeur réel-
le du nombre de tours par minute et pour contrôler le moyen d'ajustement d'aspiration selon un signal d'ajustement basé sur l'écart entre la quantité produite voulue et une quantité réelle d'aspiration ou pression du tube d'aspiration. Selon ce procédé, le signal d'ajustement (signal d'ajustement de t/mn) basé sur l'écart entre la valeur voulue et la valeur réelle de t/mn concerne le facteur primaire de la fluctuation de t/mn tandis que le signal d'ajustement (signal d'ajustement d'aspiration) basé sur l'écart entre la valeur voulue et la valeur réelle de la quantité d'aspiration ou de la pression au-tube d'aspiration concerne séparément le facteur secondaire. Il est par conséquent clair que les fluctuations de t/mn peuvent être ajustées à une plus haute précision et à une vitesse plus rapide que dans le cas d'un contrôle par réaction basé
uniquement sur t/mn.
Cependant, la construction ci-dessus présente un inconvénient majeur qui doit être indiqué: lorsqu'une faute a eu lieu soit lors de la détection de t/mn ou de la
détection de la quantité d'aspiration, le signal corres-
pondant d'ajustement répond de manière illimitée pour forcer le moteur à s'emballer ou à s'arrêter de manière
anormale et à tomber dans une situation défavorable.
La présente invention a pour but de résoudre un
tel problème et elle a pnur objet de procurer un disposi-
tif de contrôle de t/mn pour un moteur à combustion interne par lequel toute fluctuation inutile de t/mn du moteur est empêchée de se produire, même à un état transitoire et o, dans le cas d'une faute, l'ajustement de t/mn est limité de façon que le moteur ne puisse tomber dans la
pire des situations d'emballement ou d'arrêt.
Le dispositif de contrôle de t/mn pour un moteur
à combustion interne selon l'invention comprend, en géné-
ral, un premier limiteur qui supprime un signal d'ajuste-
ment de t/mn indiquant une quantité d'aspiration voulue ou pression voulue au tube d'aspiration dans une plage limite qui est établie pour être nécessaire et suffisante pour couvrir une plage de fluctuations attribuées aux facteurs primaires des fluctuations de t/mn du moteur et un second limiteur qui supprime un signal d'ajustement d'aspiration
sur la base de la sortie du premier limiteur et d'une quanti-
té d'aspiration réelle ou pression au tube d'aspiration dans une plage limitée qui est établie pour être nécessaire
et suffisante pour couvrir une plage defluctuations attri-
buées aux facteurs secondaires des fluctuations de t/mn.
Dans cette invention, le signal d'ajustement de t/mn qui fluctue selon les fluctuations du fait des facteurs primaires est supprimé par le premier limiteur dans la largeur de plage limite qui est nécessaire et suffisante pour couvrir la plage de fluctuations appliquées aux facteurs primaires tandis que le signal d'ajustement d'aspiration qui fluctue selon les facteurs secondaires de fluctuation est supprimé par le second limiteur dans la largeur de plage limite qui est nécessaire et suffisante pour couvrir
la plage de fluctuations attribuées aux facteurs secondaires.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts,
caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparai-
tront plus clairement au cours de la description explicative
qui va suivre faite en référence à plusieurs dessins sché-
matiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illus-
trant un mode de réalisation de l'invention, et dans les-
quels:
la figure 1 donne un schéma bloc d'un mode de réa-
lisation d'un dispositif de contrôle du nombre de tours
par minute pour un moteur à combustion interne selon l'in-
vention; la figure 2 est un schéma montrant un exemple de la caractéristique d'un limiteur du mode de réalisation
de la figure 1.
On décrira maintenant un mode de réalisation d'un dispositif de contrôle du nombre de tours d'un moteur à combustion interne selon l'invention, en se référant aux
dessins joints.
La figure 1 donne un schéma bloc montrant l'agence- ment du mode de réalisation. Sur cette figure, le chiffre 1 désigne le moteur à combustion interne, auquel est
relié un tube d'aspiration 2.
Un papillon 3 est disposé en un emplacement prédé-
terminé du tube d'aspiration 2. Le papillon 3 sert à contrô-
ler le nombre de tours du moteur selon sa charge. Le tube d'aspiration 2 est pourvu de passages en dérivation 91 et
92 en des parties avant et après le papillon 3.
Une soupape de contrôle d'aspiration 8 est interpo-
sée entre les passages en dérivation 91 et 92. Cette soupape de contrôle d'aspiration 8 est actionnée par la sortie d'un
moyen d'entraînement 7.
Par ailleurs, le moteur à combustion interne 1 est pourvu d'une roue dentée 41. La roue dentée 41 est solidaire de la rotation du moteur à combustion interne 1. La rotation de la roue dentée 41 est détectée par un capteur 42 de t/mn (vitesse). Le capteur 42 de t/mn détecte la rotation de la roue dentée 41 et applique un signal ne de t/mn du
moteur à un amplificateur d'erreur 61.
L'amplificateur d'erreur 61 reçoit également la sortie d'un générateur 5 de t/mn voulu. Il calcule l'erreur n entre la sortie ne du capteur 42 de t/mn et la sortie nT du générateur 5 de t/mn voulu, et applique l'erreur
calculée An à un moyen d'ajustement 62 de t/mn.
Le générateur 5 produit des valeurs voulues de t/mn sans charge selon les conditions de la température du moteur etc., tandis que le moyen d'ajustement 62 reçoit la sortie de l'amplificateur d'erreur 61 et produit un signal d'ajustement de t/mn dans la direction tendant à
éliminer l'erreur An du fait d!une opération proportion-
nelle, intégrale ou différentielle.
La sortie du moyen d'ajustement 62 est appliquée à un limiteur 12. Ce limiteur 12 limite la sortie du moyen d'ajustement 62 dans une plage prédéterminée. La sortie du limiteur 12 suppose une quantité QT d'aspiration voulue du moteur. Cette quantité d'aspiration
voulue QT est appliquée à un amplificateur d'erreur 111.
Une quantité d'aspiration Qe d'un capteur 10 de la quanti-
té d'aspiration est également appliquée à l'amplificateur
d'erreur 111.
Ainsi, l'amplificateur d'erreur 111 calcule l'erreur AQ entre la quantité QT d'aspiration voulue et la sortie du capteur 10 de la quantité d'aspiration, c'est-à-dire la quantité d'aspiration Qe et applique l'erreur calculée
&Q à un moyen d'ajustement 112 de l'aspiration.
A la réception de l'erreur SQ, le moyen d'ajuste-
ment 112 produit un signal d'ajustement de l'aspiration dans la direction de l'élimination de l'erreur &Q du fait d'une opération proportionnelle, intégrale ou différentielle
et applique le signal à un limiteur 13.
Ce limiteur 13 limite la sortie du moyen d'ajuste-
ment d'aspiration 112 dans une plage prédéterminée. La
sortie du limiteur 13 est appliquée au moyen d'entraîne-
ment 7. A la réception de la sortie du limiteur 13, le moyen d'entraînement 7 applique un signal d'entraînement à la soupape de contrôle d'aspiration 8 dont la surface d'ouverture est contrôlée pour être augmentée ou diminuée
par le signal d'entraînement.
Une vanne à solenoide linéaire, une vanne à moteur à courant continu ou analogue peut être utilisée comme
vanne ou soupape de contrôle d'aspiration 8.
Le fonctionnement du dispositif de contrôle de t/mn pour un moteur à combustion interne selon l'invention construit comme on vient de le décrire, sera maintenant
décrit '.
Sur la base de l'erreur An de t/mn, le moyen d'ajus-
tement 62 est actionné pour produire une sortie. Comme cette sortie est produite afin de diminuer l'erreur An, la valeur
de t/mn se stabilise lorsque l'erreur An est minimisée.
La sortie du moyen d'ajustement 62 est appliquée
au limiteur 12. Comme on peut le voir par la courbe carac-
téristique illustrée sur la figure 2, le limiteur 12 pro-
duit une sortie Y proportionnelle à une entrée X dans la gamme de Xmin X Xmax, et l'on souhaite limiter une sortie excessive. La sortie du limiteur 12 forme la valeur voulue QT de la quantité d'aspiration du moteur et son erreur &Q par rapport à la sortie Qe du capteur 10 de la quantité d'aspiration est calculée par l'amplificateur
d'erreur 111.
L'erreur AQ de la quantité d'aspiration actionne le moyen d'ajustement d'aspiration 112 pour produire une sortie. Comme cette sortie est produite afin de diminuer l'erreur AQ, la quantité- d'aspiration est stabilisée lorsque l'erreur AQ est minimisée. La sortie du moyen
d'ajustement d'aspiration 112 est appliquée au limiteur 13.
La courbe caractéristique du limiteur 13 est semblable à
celle du limiteur 12. La sortie du limiteur 13 est conver-
tie en un signal électrique par le moyen d'entraînement 7.
La soupape de contrôle d'aspiration 8 est actionnée afin d'avoir une surface d'ouverture correspondant au signal électrique. Cette soupape peut comprendre une vanne à solénoïde dont la position change proportionnellement à une tension d'entrée, une vanne commandée par un moteur
à courant continu dont la position change proportionnel-
lement à un taux de conduction, ou analogue. De l'air à un débit correspondant à la surface d'ouverture de la soupape de contrôle d'aspiration 8 traverse les dérivations 91 et 92 de façon que le débit d'air à aspirer dans le
moteur à combustion interne 1 augmente ou diminue.
Ainsi, la valeur de t/mn du moteur à combustion interne 1 se stabilise à la valeur voulue. A ce moment, la quantité d'aspiration se stabilise également à la valeur voulue. Le signal d'ajustement d'aspiration à
cet état stabilisé ajuste l'erreur AQ au minimum.
En effet, le signal d'ajustement d'aspiration ajuste des erreurs inhérentes à divers facteurs pour ajuster la quantité d'aspiration comme la dispersion d'une quantité d'air de fuite du papillon 3 à sa position sans charge, les fluctuations caractéristiques dues à une erreur caractéristique initiale de la soupape de contrôle d'aspiration 8 et des températures etc., la dépendance de la tension d'alimentation du moyen d'entraînement 7 et/ou la dépendance des gains sur la densité de l'air atmosphérique. le limiteur 13 a une valeur limite appropriée établie pour correspondre à une valeur dans laquelle ces erreurs inhérentes aux facteurs ci-dessus pour ajuster la quantité d'aspiration se cumulent approximativement. En
conséquence, même lorsque le signal d'ajustement d'aspi-
ration diverge dans le cas o la quantité d'aspiration
Qe ne peut être réappliquée du fait du mauvais fonction-
nement du capteur 10 de la quantité d'aspiration, l'opéra-
tion d'ajustement est limitée par le limiteur 12, donc cela empêche la divergence de la quantité d'aspiration. Par conséquent, la divergence (emballement ou arrêt) du nombre
de tours du moteur est empêchée.
Ensuite, le signal d'ajustement de t/mn ajuste la quantité d'aspiration voulue QT afin d'ajuster i'erreur An au minimum pour mettre la valeur ne de t/mn du moteur en accord sensible avec la valeur nT de t/mn voulue. Cela est dû au fait que le signal d'ajustement de t/mn ajuste la dispersion des pertes en diverses parties du moteur et la fluctuation de l'efficacité thermique du moteur, et/ou les fluctuations de charge pouvant être dues à diverses installations comprenant des lampes, des moteurs etc. comme on l'observe dans le cas d'un moteur à combustion interne pour des automobiles, etc. Le limiteur 12 a une valeur limite appropriée établie pour correspondre à une valeur o les erreurs pouvant être attribuées aux pertes des parties du moteur et aux fluctuations de la charge se cumulent approximativement. En conséquence, même lorsque le signal d'ajustement de t/mn diverge dans le cas o la valeur de t/mn ne peut être réappliquée du fait du mauvais fonctionnement du capteur
42 de t/mn ou de tout autre élément, l'opération d'ajuste-
ment est limitée par le limiteur 12 et la valeur voulue de la quantité d'aspiration ne diverge pas. Par conséquent,
la divergence du nombre de tours du moteur est empêchée.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 ci-dessus expliqué, le signal d'ajustementest produit uniquement sur la base de la différence entre la valeur voulue et la valeur réelle. Cependant, il est également possible de
produire le signal d'ajustement en combinant un terme pro-
portionnel à la valeur voulue et un terme basé sur la dif-
férence entre la valeur voulue et la valeur réelle.
Pour améliorer l'effet de cette invention, il est préférable que la vitesse d'ajustement du moyen d'ajustement d'aspiration 112 soit plus importante que la vitesse
d'ajustement du moyen d'ajustement 62 du nombre de tours.
Par conséquent, le gain d'ajustement proportionnel, intégral ou différentiel du moyen d'ajustement d'aspiration 112 doit de préférence être établi plus élevé que celui du moyen
d'ajustement 62 de t/mn.
Par ailleurs, afin d'obtenir un effet semblable, la
valeur limite du limiteur 13 ou 12 peut être accrue ou dimi-
nuée à l'état transitoire de l'opération d'ajustement.
De plus, tandis que le capteur 10 de la quantité d'aspiration est employé dans le mode de réalisation
de la figure 1, il est inutile de dire qu'un effet semb-
lable est obtenu même avec un capteur de la pression au tube d'aspiration disposé en aval du papillon 3. Comme on l'a décrit ci-dessus, l'invention concerne le fait que les facteurs de fluctuations de t/mn sont séparés en l'un basé sur la perte dans un moteur et l'autre basé sur le moyen d'ajustement de la quantité d'aspiration et que des limiteurs sont disposés afin de limiter les plages de controle d'un moyen d'ajustement de t/mn et d'un moyen d'ajustement d'aspiration selon les facteurs respectifs d'une manière nécessaire et suffisante. Il est
par conséquent possible d'empêcher la situation d'un em-
ballement ou d'un arrêt du moteur pouvant être attribué au fait qu'une opération d'ajustement est acccomplie de manière illimitée dans le cas d'un défaut ou d'un mauvais
fonctionnement de l'un des divers capteurs.
R EV E N D I C A T I 0 N S
1. Dispositif de contrôle du nombre de tours par minute d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen d'ajustement (62) du nombre de tours par minute qui produit au moins un signal de quantité d'aspi- ration voulue ou un signal de pression au tube d'aspiration voulue pour le moteur sur la base d'une relation entre le nombre de tours par minute du moteur et la valeur voulue du nombre de tours par minute; un premier limiteur (12) qui limite au moins le signal de quantité d'aspiration voulue ou le signal de pression au tube d'aspiration voulue dans une plage prédéterminée; un moyen d'ajustement d'aspiration (112) qui produit un signal d'ajustement sur la base d'une relation entre le signal de la quantité d'aspiration réelle ou un signal de pression réelle au tube d'aspiration et la sortie dudit premier limiteur; un second limiteur (13) quilimite la sortie dudit
moyen d'ajustement d'aspiration dans une plage prédéter-
minée; une soupape de contrôle d'aspiration 8 qui reçoit
la sortie du second limiteur.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé
en ce que chaque limiteur produit une sortie proportionnel-
le à son entrée entre une valeur maximum et une valeur mini-
mum formant la plage prédéterminée précitée.
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| GB2173324A (en) | 1986-10-08 |
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