CA2565076A1 - Procede et systeme pour le pilotage continu de moteur a combustion interne sur banc d'essais moteur - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne système et un procédé de pilotage continu d'u n moteur (2) à combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement du moteur, une carte électronique (3) comprenant un composant FPGA de logique programmable, des moyens de synchronisation (9, 10 ) de la carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU). Selon l'invention: - on génère par le composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, les impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine les paramètres des impulsions et on affecte les impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à chacune des sorties physiques, - on comman de au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
Description
PROCEDE ET SYSTEME POUR LE PILOTAGE
CONTINU DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SUR
BANC D'ESSAIS MOTEUR
La présente invention concerne un procédé et un système associé comprenant une carte électronique dénommée TIMER PCI permettant de piloter tout type de moteur à corribustion interne, 2 ou 4 temps, essence (mono et multi-étincelles), diesel (mono et multi-injections) selon une distribution étendue jusqu'à quatre cylindres par carte et selon un principe de complète autonomie de contrôle du moteur qui décharge considérablement l'activité temps réel de l'unité centrale.
Jusqu'à présent, le pilotage d'un moteur se faisait, soit en utilisant des calculateurs du commerce dédiés à un usage grand public dont l'exploitation est limitée au domaine de fonctionnement du moteur défini par le constructeur automobile selon un principe de gestion centralisée de. l'activité temps réelausein du microcontrôleur du calculateur, soit en utilisant des équipements de contrôle spécifiques de bancs d'essais moteur R&D dont se servent les équipementiers automobiles pour développer toutes les stratégies de contrôle moteur et dont l'exploitation est limitée à une marque automobile selon un principe de gestion centralisée de l'activité temps réel au sein de l'unité centrale du système.
Au contraire, le système et le procédé selon l'invention présentent les avantages de disposer d'un moyen de pilotage de tout type de moteur en toute indépendance du
CONTINU DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SUR
BANC D'ESSAIS MOTEUR
La présente invention concerne un procédé et un système associé comprenant une carte électronique dénommée TIMER PCI permettant de piloter tout type de moteur à corribustion interne, 2 ou 4 temps, essence (mono et multi-étincelles), diesel (mono et multi-injections) selon une distribution étendue jusqu'à quatre cylindres par carte et selon un principe de complète autonomie de contrôle du moteur qui décharge considérablement l'activité temps réel de l'unité centrale.
Jusqu'à présent, le pilotage d'un moteur se faisait, soit en utilisant des calculateurs du commerce dédiés à un usage grand public dont l'exploitation est limitée au domaine de fonctionnement du moteur défini par le constructeur automobile selon un principe de gestion centralisée de. l'activité temps réelausein du microcontrôleur du calculateur, soit en utilisant des équipements de contrôle spécifiques de bancs d'essais moteur R&D dont se servent les équipementiers automobiles pour développer toutes les stratégies de contrôle moteur et dont l'exploitation est limitée à une marque automobile selon un principe de gestion centralisée de l'activité temps réel au sein de l'unité centrale du système.
Au contraire, le système et le procédé selon l'invention présentent les avantages de disposer d'un moyen de pilotage de tout type de moteur en toute indépendance du
2 constructeur automobile et/ou de l'équipementier associé et offrant un moyen d'exploitation ouvert à toutes les perspectives de développement des stratégies de contrôle moteur en s'appuyant d'une part, sur la puissance croissante des micro-ordinateurs compatibles PC et d'autre part, sur un principe de complète autonomie opérationnelle qui décharge considérablement l'activité temps réel de l'unité
centrale.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur à
combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU). Selon l'invention :
- on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à chacune des sorties-physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
La génération des impulsions peut se faire à une fréquence correspondante à la fréquence du codage angulaire, et dans lequel le CPU du micro-ordinateur peut déterminer les paramètres à une plus faible fréquence.
La synchronisation peut être obtenue à partir d'au moins l'un des capteurs suivants
centrale.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur à
combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, une unité centrale d'ordinateur (CPU). Selon l'invention :
- on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à chacune des sorties-physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
La génération des impulsions peut se faire à une fréquence correspondante à la fréquence du codage angulaire, et dans lequel le CPU du micro-ordinateur peut déterminer les paramètres à une plus faible fréquence.
La synchronisation peut être obtenue à partir d'au moins l'un des capteurs suivants
3 *pour un moteur 2 temps: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X;
*pour un moteur 4 temps: un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, ou une cible véhicule 58X.
L'invention concerne également un système de pilotage d'un moteur à
combustion interne, comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable FPGA, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, un micro-ordinateur industriel. Dans le système:
= ledit composant comprend des moyens programmés pour:
- générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à
un cylindre, - le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de détermination des paramètres des impulsions, - des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
Les moyens de synchronisation peuvent comprendre :
- pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
- pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
L'actionneur peut être: un injecteur, une bougie d'allumage, une commande électromagnétique de soupape, un tir de caméra LASER.
*pour un moteur 4 temps: un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, ou une cible véhicule 58X.
L'invention concerne également un système de pilotage d'un moteur à
combustion interne, comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable FPGA, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, un micro-ordinateur industriel. Dans le système:
= ledit composant comprend des moyens programmés pour:
- générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à
un cylindre, - le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de détermination des paramètres des impulsions, - des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
Les moyens de synchronisation peuvent comprendre :
- pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
- pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
L'actionneur peut être: un injecteur, une bougie d'allumage, une commande électromagnétique de soupape, un tir de caméra LASER.
4 La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, nullement limitatif, illustrée par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles:
- la figure 1 représente schématiquement la mise én oeuvre de l'invention, - la figure 2 décrit la structure et l'organisation des moyens de l'invention.
- la figure 3 montre un exemple de génération de signaux.
- la figure 4 décrit le fonctionnement simultané de la carte électronique TIMER
PCI au sein d'un micro-ordinateur industriel compatible PC.
La figure 1 montre un moteur 2 piloté à l'aide d'un ordinateur 1 de type PC
qui comporte une carte électronique 3 de type TIMER PCI. Le système est synchronisé sur les signaux d'un système de codification angulaire 9. Le système de codification peut être, soit un codeur angulaire délivrant une information "top tour" et une information "top angulaire" de résolution égale à 1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V sachant que le symbole V indique degré vilebrequin , soit une cible véhicule de type 58X
, c'est à dire présentant 60 dents de résolution 6 V dont 2 dents consécutives sont absentes) fixé sur le vilebrequin du moteur 2. Un deuxième capteur de synchronisation 10 -lié à l'arbre à cames- permet- d' assurer-la- reconnaissance- du- tour du cylindre de --référence (traditionnellement le cylindre n 1) pour un moteur, quatre temps dont le cycle de combustion est égal à deux tours. La référence 12 désigne un bloc de conditionnement et de mise en forme des signaux de la codification angulaire.
La carte TIMER PCI est au format standard du bus PCI d'un micro-ordinateur compatible PC. Elle est chargée de générer les impulsions de commande d'actionneurs (par exemple sur la figure 1: les injecteurs de carburant 7, les bougies d'allumage 6) via
- la figure 1 représente schématiquement la mise én oeuvre de l'invention, - la figure 2 décrit la structure et l'organisation des moyens de l'invention.
- la figure 3 montre un exemple de génération de signaux.
- la figure 4 décrit le fonctionnement simultané de la carte électronique TIMER
PCI au sein d'un micro-ordinateur industriel compatible PC.
La figure 1 montre un moteur 2 piloté à l'aide d'un ordinateur 1 de type PC
qui comporte une carte électronique 3 de type TIMER PCI. Le système est synchronisé sur les signaux d'un système de codification angulaire 9. Le système de codification peut être, soit un codeur angulaire délivrant une information "top tour" et une information "top angulaire" de résolution égale à 1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V sachant que le symbole V indique degré vilebrequin , soit une cible véhicule de type 58X
, c'est à dire présentant 60 dents de résolution 6 V dont 2 dents consécutives sont absentes) fixé sur le vilebrequin du moteur 2. Un deuxième capteur de synchronisation 10 -lié à l'arbre à cames- permet- d' assurer-la- reconnaissance- du- tour du cylindre de --référence (traditionnellement le cylindre n 1) pour un moteur, quatre temps dont le cycle de combustion est égal à deux tours. La référence 12 désigne un bloc de conditionnement et de mise en forme des signaux de la codification angulaire.
La carte TIMER PCI est au format standard du bus PCI d'un micro-ordinateur compatible PC. Elle est chargée de générer les impulsions de commande d'actionneurs (par exemple sur la figure 1: les injecteurs de carburant 7, les bougies d'allumage 6) via
5 PCT/FR2005/001173 des interfaces de puissances dédiées, par exemple un générateur d'étincelles 4 par un multi-conducteur 13 ou une interface de puissance d'inj ection 11 par un multi-conducteur 8, eux-mêmes reliés à la carte par un multi-conducteur 5.
La carte TIMER PCI se compose pour l'essentiel d'un composant de logique 5 programmable de type FPGA (Field Programmable Gate Array), d'un composant réalisant l'interface avec le bus PCI du micro-ordinateur compatible PC, de circuits assurant l'isolation galvanique des entrées/sorties et de circuits fournissant les alimentations nécessaires.
Le composant FPGA contient l'ensemble des fonctionnalités réalisées par la carte TIMER PCI. Elles sont décrites en langage VHDL (Very High Speed Integrated Circuit VHSIC Hardware Description Language).
L'organisation de ces fonctionnalités permet de générer jusqu'à 8 impulsions de commande par cylindre par cycle moteur, pour un moteur 2 ou 4 temps essence ou diesel jusqu'à 4 cylindres.
Elle est basée sur la prise en compte de 4 entrées logiques complexes de synchronisation issues d'une part, d'un système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X, et d'autre part, d'un capteur AAC (Arbre A Cames)-de-tout-type-Elle permet de commander 16 sorties logiques complexes isolées galvaniquement (découplage des masses) pour la génération. des impulsions de commande (4 sorties par cylindre). Chaque impulsion de commande est paramétrée pour chaque cycle moteur par un phasage et une durée. Le phasage est toujours exprimé
en degré vilebrequin V selon une précision angulaire sélectionnée (1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V). La durée peut être exprimée en degré vilebrequin V selon une
La carte TIMER PCI se compose pour l'essentiel d'un composant de logique 5 programmable de type FPGA (Field Programmable Gate Array), d'un composant réalisant l'interface avec le bus PCI du micro-ordinateur compatible PC, de circuits assurant l'isolation galvanique des entrées/sorties et de circuits fournissant les alimentations nécessaires.
Le composant FPGA contient l'ensemble des fonctionnalités réalisées par la carte TIMER PCI. Elles sont décrites en langage VHDL (Very High Speed Integrated Circuit VHSIC Hardware Description Language).
L'organisation de ces fonctionnalités permet de générer jusqu'à 8 impulsions de commande par cylindre par cycle moteur, pour un moteur 2 ou 4 temps essence ou diesel jusqu'à 4 cylindres.
Elle est basée sur la prise en compte de 4 entrées logiques complexes de synchronisation issues d'une part, d'un système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X, et d'autre part, d'un capteur AAC (Arbre A Cames)-de-tout-type-Elle permet de commander 16 sorties logiques complexes isolées galvaniquement (découplage des masses) pour la génération. des impulsions de commande (4 sorties par cylindre). Chaque impulsion de commande est paramétrée pour chaque cycle moteur par un phasage et une durée. Le phasage est toujours exprimé
en degré vilebrequin V selon une précision angulaire sélectionnée (1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V). La durée peut être exprimée en degré vilebrequin V selon une
6 précision angulaire sélectionnée (1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V) ou selon une précision temporelle sélectionnée exprimée en microseconde ( s).
L'objet de cette invention réside dans le principe de fonctionnement de la carte TIMER PCI qui garantit une opérabilité continue du moteur tout en déchargeant l'activité temps réel du CPU (Central Processor Unit) du micro-ordinateur industriel compatible PC.
A chaque cylindre est adoptée une référence propre appelée " PMH
Combustion" (Point Mort Haut Combustion), sachant que l'ordre de fonctionnement des cylindres d'un moteur 4 temps est 1/3/4/2. Les 8 impulsions de commande (par voie ou par cylindre) sont programmables en phase et en durée par rapport à leur PMH
"combustion" respectif.
La figure 2 montre un schéma bloc du composant FPGA qui expose l'organisation adoptée. Il se décompose en quatre sous-ensembles totalement identiques (du cylindre 1 au cylindre 4).
Chacun de ces schémas blocs est composé de :
-une génération (GEN-PMH) d'un PMH propre au cylindre considéré (PMH1, PMH2; PMH3, PMH4), dans laquelle:
= E1 : entrée du signal top angulaire du codeur angulaire (1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V);
= E2 : entrée du signal AAC du capteur Arbre A Cames.
= E3 : entrée du signal top tour du codeur angulaire.
= E4 : entrée du signal de la cible véhicule 58X (roue de 60 dents dont 2 dents consécutives sont absentes).
L'objet de cette invention réside dans le principe de fonctionnement de la carte TIMER PCI qui garantit une opérabilité continue du moteur tout en déchargeant l'activité temps réel du CPU (Central Processor Unit) du micro-ordinateur industriel compatible PC.
A chaque cylindre est adoptée une référence propre appelée " PMH
Combustion" (Point Mort Haut Combustion), sachant que l'ordre de fonctionnement des cylindres d'un moteur 4 temps est 1/3/4/2. Les 8 impulsions de commande (par voie ou par cylindre) sont programmables en phase et en durée par rapport à leur PMH
"combustion" respectif.
La figure 2 montre un schéma bloc du composant FPGA qui expose l'organisation adoptée. Il se décompose en quatre sous-ensembles totalement identiques (du cylindre 1 au cylindre 4).
Chacun de ces schémas blocs est composé de :
-une génération (GEN-PMH) d'un PMH propre au cylindre considéré (PMH1, PMH2; PMH3, PMH4), dans laquelle:
= E1 : entrée du signal top angulaire du codeur angulaire (1 V, 1/2 V, 1/5 V ou 1/10 V);
= E2 : entrée du signal AAC du capteur Arbre A Cames.
= E3 : entrée du signal top tour du codeur angulaire.
= E4 : entrée du signal de la cible véhicule 58X (roue de 60 dents dont 2 dents consécutives sont absentes).
7 - une génération (GEN 1-4) de 8 impulsions indépendantes spécifiquement rattachées au cylindre considéré, Fxy représentant un signal interne caractérisé par la présence d'une impulsion définie par un phasage et une durée par cycle moteur sur le cylindre considéré x, y de 1 à 8.
- un multiplexage (MULT) des 8 impulsions précédentes afin d'assurer une distribution de celles-ci sur chacune des 4 sorties physiques, spécifiquement rattachées au cylindre considéré, Sxz : sortie z(1-4) d'un signal pouvant être la combinaison des signaux Fxy par cycle moteur sur le cylindre x Cette distribution peut être opérée de manière souple par programmation et permet d'orienter de 0 à 8 impulsions, dans un ordre quelconque, sur n'importe lâquelle des quatre sorties physiques.
Par impulsion, on désigne le protocole élémentaire de commande d'un actionneur. Ladite impulsion se caractérise par la combinaison de deux paramètres: le "phasage" qui désigne la position angulaire du début ou de la fin de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré, la "durée" qui désigne, à partir du "phasage"
ci-dessus, l'instant d'arrêt de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré.
La figure-3 montre un exemple de génération d'un-signal-S 1-1--combinaison-des- -signaux F 11, F 12, F 13 et F 14 sur le référentiel, PMH 1 correspondant au cylindre 1. Le référentiel PMHl est constitué à partir des références E2 (AAC) et E3 (Top tour).
On décrit ci-après deux exemples qui démontrent la flexibilité d'une telle organisation.
Exemple n 1 : pilotage d'un moteur 4 cylindres essence 4 temps traditionnel.
- un multiplexage (MULT) des 8 impulsions précédentes afin d'assurer une distribution de celles-ci sur chacune des 4 sorties physiques, spécifiquement rattachées au cylindre considéré, Sxz : sortie z(1-4) d'un signal pouvant être la combinaison des signaux Fxy par cycle moteur sur le cylindre x Cette distribution peut être opérée de manière souple par programmation et permet d'orienter de 0 à 8 impulsions, dans un ordre quelconque, sur n'importe lâquelle des quatre sorties physiques.
Par impulsion, on désigne le protocole élémentaire de commande d'un actionneur. Ladite impulsion se caractérise par la combinaison de deux paramètres: le "phasage" qui désigne la position angulaire du début ou de la fin de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré, la "durée" qui désigne, à partir du "phasage"
ci-dessus, l'instant d'arrêt de la commande de l'actionneur sur le cycle moteur considéré.
La figure-3 montre un exemple de génération d'un-signal-S 1-1--combinaison-des- -signaux F 11, F 12, F 13 et F 14 sur le référentiel, PMH 1 correspondant au cylindre 1. Le référentiel PMHl est constitué à partir des références E2 (AAC) et E3 (Top tour).
On décrit ci-après deux exemples qui démontrent la flexibilité d'une telle organisation.
Exemple n 1 : pilotage d'un moteur 4 cylindres essence 4 temps traditionnel.
8 Le pilotage de ce moteur s'effectue à travers la commande de 4 bobines d'allumage et de 4 injecteurs. Chacun de ces 8 actionneurs nécessite la mise à
disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 8 sorties logiques doit présenter une impulsion élémentaire de commande caractérisée par le paramétrage de son phasage et de sa durée.
Le paramétrage logiciel de la carte TIMER PCI à partir du micro-ordinateur compatible PC va donc consister à générer deux impulsions par cylindres et à
affecter chacune de ces deux impulsions sur une sortie logique distincte. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réalisé sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI.
Exemple n 2 : pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel, Common Rail 4 temps à
injections multiples (8 injections par cycle moteur).
Le pilotage de ce moteur s'effectue à travers la commande de 4 injecteurs.
Chacun de ces quatre actionneurs nécessite la mise à disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 4 sorties logiques doit présenter un ensemble de 8 impulsions élémentaires de commande caractérisées par le paramétrage de leur phasage et de leur durée.
L--e-par-amétrage logiciel de-la carte-TIMER PCI va donc consister-à-générer-8-impulsions par cylindres et à affecter l'ensemble de ces huit impulsions. sur 1 seule sortie logique. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réaliser sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI.
Lorsqu'on analyse le principe opérationnel des calculateurs automobiles qui garantissent le contrôle moteur d'un véhicule du commerce, la commande des
disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 8 sorties logiques doit présenter une impulsion élémentaire de commande caractérisée par le paramétrage de son phasage et de sa durée.
Le paramétrage logiciel de la carte TIMER PCI à partir du micro-ordinateur compatible PC va donc consister à générer deux impulsions par cylindres et à
affecter chacune de ces deux impulsions sur une sortie logique distincte. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réalisé sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI.
Exemple n 2 : pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel, Common Rail 4 temps à
injections multiples (8 injections par cycle moteur).
Le pilotage de ce moteur s'effectue à travers la commande de 4 injecteurs.
Chacun de ces quatre actionneurs nécessite la mise à disposition d'une sortie logique de la carte TIMER PCI. Enfin, chacune de ces 4 sorties logiques doit présenter un ensemble de 8 impulsions élémentaires de commande caractérisées par le paramétrage de leur phasage et de leur durée.
L--e-par-amétrage logiciel de-la carte-TIMER PCI va donc consister-à-générer-8-impulsions par cylindres et à affecter l'ensemble de ces huit impulsions. sur 1 seule sortie logique. Ainsi, le pilotage du moteur considéré aura pu être réaliser sans aucune modification matérielle de la carte TIMER PCI.
Lorsqu'on analyse le principe opérationnel des calculateurs automobiles qui garantissent le contrôle moteur d'un véhicule du commerce, la commande des
9 actionneurs, qui nécessitent une synchronisation précise avec la révolution du vilebrequin moteur, est opéré par le CPU (Central Processor Unit) du calculateur dédié
au contrôle moteur.
En considérant l'exemple n 2, du pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel Common Rail 4 temps à injections multiples (8 injections par cycle moteur), cela signifie que le CPU du calculateur dédié au contrôle moteur est chargé de :
- gérer le pilotage de 32 impulsions (8 impulsions x 4 cylindres) par cycle moteur à partir de la cible véhicule permettant de repérer la position angulaire du vilebrequin moteur, - calculer en fonction des conditions de fonctionnement du moteur les 64 paramètres de commande (phasage et durée des 32 impulsions) par cycle moteur.
On peut également établir ce même constat en analysant le principe opérationnel des systèmes de développement en contrôle moteur avancé des bancs d'essais moteur R&D dont disposent les constructeurs et les équipementiers automobiles.
Dans le cadre du développement du système ACEboxTM équipé de la carte TIMER PCI qui constitue le système de pilotage développé par la demanderesse pour ses besoins dans le domaine des bancs d'essais moteur R&D nécessitant un contrôle moteur--avancé, il a été choisi de miser-sur-une-technologie évolutive.-L-e-principe adopté
dans le système ACEboxTM est basé sur l'utilisation d'un micro-ordinateur industriel compatible PC dans lequel est installé une ou plusieurs cartes TIMER PCI (une carte pour piloter 4 cylindres).
L'objet de cette invention réside dans la distinction de - la gestion des impulsions de commande des actionneurs nécessitant une synchronisation précise avec la révolution du vilebrequin moteur (ici réalisée par la carte TIMER PCI), - du calcul des paramètres de configuration de ces mêmes impulsions (réalisé
par le CPU du micro-ordinateur industriel).
En effet, l'évolutivité du système ACEboxTM obtenue grâce à la possibilité de remplacer le CPU du micro-ordinateur industriel par un autre CPU plus performant en 5 vue de garantir une évaluation temps réel des calculs du contrôle moteur de plus en plus pertinente et donc rapide, est d'autant plus efficace qüe ce même CPU est déchargé de la contrainte de devoir se charger du séquençage, ou synchronisation, en temps réel des impulsions de commande des actionneurs.
Le principe de décharge du CPU du micro-ordinateur industriel de la contrainte
au contrôle moteur.
En considérant l'exemple n 2, du pilotage d'un moteur 4 cylindres diesel Common Rail 4 temps à injections multiples (8 injections par cycle moteur), cela signifie que le CPU du calculateur dédié au contrôle moteur est chargé de :
- gérer le pilotage de 32 impulsions (8 impulsions x 4 cylindres) par cycle moteur à partir de la cible véhicule permettant de repérer la position angulaire du vilebrequin moteur, - calculer en fonction des conditions de fonctionnement du moteur les 64 paramètres de commande (phasage et durée des 32 impulsions) par cycle moteur.
On peut également établir ce même constat en analysant le principe opérationnel des systèmes de développement en contrôle moteur avancé des bancs d'essais moteur R&D dont disposent les constructeurs et les équipementiers automobiles.
Dans le cadre du développement du système ACEboxTM équipé de la carte TIMER PCI qui constitue le système de pilotage développé par la demanderesse pour ses besoins dans le domaine des bancs d'essais moteur R&D nécessitant un contrôle moteur--avancé, il a été choisi de miser-sur-une-technologie évolutive.-L-e-principe adopté
dans le système ACEboxTM est basé sur l'utilisation d'un micro-ordinateur industriel compatible PC dans lequel est installé une ou plusieurs cartes TIMER PCI (une carte pour piloter 4 cylindres).
L'objet de cette invention réside dans la distinction de - la gestion des impulsions de commande des actionneurs nécessitant une synchronisation précise avec la révolution du vilebrequin moteur (ici réalisée par la carte TIMER PCI), - du calcul des paramètres de configuration de ces mêmes impulsions (réalisé
par le CPU du micro-ordinateur industriel).
En effet, l'évolutivité du système ACEboxTM obtenue grâce à la possibilité de remplacer le CPU du micro-ordinateur industriel par un autre CPU plus performant en 5 vue de garantir une évaluation temps réel des calculs du contrôle moteur de plus en plus pertinente et donc rapide, est d'autant plus efficace qüe ce même CPU est déchargé de la contrainte de devoir se charger du séquençage, ou synchronisation, en temps réel des impulsions de commande des actionneurs.
Le principe de décharge du CPU du micro-ordinateur industriel de la contrainte
10 de garantir le séquençage des impulsions de commande des actionneurs est décrit dans le synoptique de la figure 4, dans laquelle :
A désigne la tâche d'interruption du programme B . Elle est chargée de prendre en compte tous les événements G .
B désigne le programme d'évaluation des paramètres de configuration (phasage et durée) des impulsions de commande des actionneurs. Ce programme doit également garantir l'évaluation de tous les autres paramètres de configuration de tous les actionneurs du moteur.
- C-- - désigne la partie du-programme VHDL- du- composant de -logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure, d'une part, la régénération en temps réel des référentiels angulaires (PMH) des 4 cylindres et, d'autre part, la génération des événements G par corrélation des événements de synchronisation E et F .
01 à D4 désignent les 4 parties identiques du composant de logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure la
A désigne la tâche d'interruption du programme B . Elle est chargée de prendre en compte tous les événements G .
B désigne le programme d'évaluation des paramètres de configuration (phasage et durée) des impulsions de commande des actionneurs. Ce programme doit également garantir l'évaluation de tous les autres paramètres de configuration de tous les actionneurs du moteur.
- C-- - désigne la partie du-programme VHDL- du- composant de -logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure, d'une part, la régénération en temps réel des référentiels angulaires (PMH) des 4 cylindres et, d'autre part, la génération des événements G par corrélation des événements de synchronisation E et F .
01 à D4 désignent les 4 parties identiques du composant de logique programmable FPGA de la carte TIMER PCI qui assure la
11 synchronisation angulaire des impulsions de commande des actionneurs pour les 4 cylindres.
E désigne les événements issus du système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X.
F désigne les événements issus de la codification angulaire de l'arbre à cames pour un moteur 4 temps (exemple : capteur AAC).
G désigne les événements de synchronisation du programme d'évaluation des paramètres du contrôle moteur. La fréquence de cet événement est généralement égale à la fréquence du PMH Combustion des 4 cylindres d'un moteur c'est à dire toutes les demie révolutions du vilebrequin moteur. Elle peut atteindre une fréquence égale à la cible véhicule 58X c'est à dire tous les 6 V.
H désigne les paramètres de configuration des impulsions de commande des actionneurs pilotés par la carte TIMER PCI.
I désigne les 4x4 signaux de sortie TTL (S 11 à S44 - figure 2) de pilotage de la carte TIMER PCI.
---Le- synoptique- de - la figure- 4 permet- de mettre en - évidence--le-fonctionnement--simultané de la carte TIMER PCI et du programme de gestion du contrôle moteur du CPU.
du PC industriel.
La carte TIMER PCI, telle que décrite, garantit un pilotage précis et rapide du moteur selon la boucle BCL1:
- précis, car la définition des paramètres des impulsions de commande des actionneurs peut atteindre une résolution de 0,1 V et/ou 1 s.
E désigne les événements issus du système de codification angulaire du vilebrequin moteur tel que un codeur angulaire ou une cible véhicule 58X.
F désigne les événements issus de la codification angulaire de l'arbre à cames pour un moteur 4 temps (exemple : capteur AAC).
G désigne les événements de synchronisation du programme d'évaluation des paramètres du contrôle moteur. La fréquence de cet événement est généralement égale à la fréquence du PMH Combustion des 4 cylindres d'un moteur c'est à dire toutes les demie révolutions du vilebrequin moteur. Elle peut atteindre une fréquence égale à la cible véhicule 58X c'est à dire tous les 6 V.
H désigne les paramètres de configuration des impulsions de commande des actionneurs pilotés par la carte TIMER PCI.
I désigne les 4x4 signaux de sortie TTL (S 11 à S44 - figure 2) de pilotage de la carte TIMER PCI.
---Le- synoptique- de - la figure- 4 permet- de mettre en - évidence--le-fonctionnement--simultané de la carte TIMER PCI et du programme de gestion du contrôle moteur du CPU.
du PC industriel.
La carte TIMER PCI, telle que décrite, garantit un pilotage précis et rapide du moteur selon la boucle BCL1:
- précis, car la définition des paramètres des impulsions de commande des actionneurs peut atteindre une résolution de 0,1 V et/ou 1 s.
12 - rapide, car le découpage du cycle moteur à 0,1 V et/ou 1 s permet de minimiser les temps de réponse des signaux de commande.
Les paramètres de commande des impulsions de commande des actionneurs de la carte TIMER PCI sont mis à jour selon la boucle BCL2 dont la fréquence peut atteindre un rythme 1800 fois moins rapide que la fréquence de la boucle BCL1 (par exemple : la boucle BCL2 opérée tous les PMH Combustion sur un moteur 4 cylindres et la boucle BCL1 tous les 0,1 V).
L'objet de cette invention réside dans l'autonomie opérationnelle de la carte TIMER PCI qui permet de garantir le pilotage continu du moteur selon la boucle sans nécessiter une sollicitation aussi intense de la boucle BCL2 qui fait intervenir le programme qui effectue la mise à jour des paramètres de commande. Ainsi, dans un cas extrême où l'on serait conduit à interrompre la boucle BCL2, le pilotâge des actionneurs du moteur continue à être assuré par la boucle BCL 1 avec des paramètres de commande et de contrôle constants correspondant à la dernière remise à jour.
Les paramètres de commande des impulsions de commande des actionneurs de la carte TIMER PCI sont mis à jour selon la boucle BCL2 dont la fréquence peut atteindre un rythme 1800 fois moins rapide que la fréquence de la boucle BCL1 (par exemple : la boucle BCL2 opérée tous les PMH Combustion sur un moteur 4 cylindres et la boucle BCL1 tous les 0,1 V).
L'objet de cette invention réside dans l'autonomie opérationnelle de la carte TIMER PCI qui permet de garantir le pilotage continu du moteur selon la boucle sans nécessiter une sollicitation aussi intense de la boucle BCL2 qui fait intervenir le programme qui effectue la mise à jour des paramètres de commande. Ainsi, dans un cas extrême où l'on serait conduit à interrompre la boucle BCL2, le pilotâge des actionneurs du moteur continue à être assuré par la boucle BCL 1 avec des paramètres de commande et de contrôle constants correspondant à la dernière remise à jour.
Claims (6)
1) Procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant FPGA de logique programmable, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, une unité
centrale d'ordinateur (CPU), caractérisé en que:
- on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à
chacune des sorties physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte-correspondant à au moins une des impulsions de commande.
centrale d'ordinateur (CPU), caractérisé en que:
- on génère par ledit composant, une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur, lesdites impulsions étant paramétrables en phase et en durée, indépendantes, rattachées à un même cylindre et synchronisées par un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - on détermine lesdits paramètres des impulsions et on affecte lesdites impulsions de ces paramètres par un programme de calcul inclus dans le CPU du micro-ordinateur à
chacune des sorties physiques, - on commande au moins l'un des actionneur par un signal de sortie logique de la carte-correspondant à au moins une des impulsions de commande.
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel la génération desdites impulsions se fait à une fréquence correspondante à la fréquence du codage angulaire, et dans lequel le CPU du micro-ordinateur détermine les paramètres à une plus faible fréquence.
3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la synchronisation est obtenue à partir d'au moins l'un des capteurs suivants :
* pour un moteur 2 temps: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X;
* pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
* pour un moteur 2 temps: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X;
* pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
4) Système de pilotage d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins un actionneur lié à un organe de fonctionnement dudit moteur, une carte électronique comprenant un composant de logique programmable FPGA, des moyens de synchronisation de ladite carte en fonction du cycle moteur, un micro-ordinateur industriel, caractérisé en que:
.cndot. ledit composant comprend des moyens programmés pour:
- générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à un cylindre, .cndot. le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de détermination des paramètres des impulsions, .cndot. des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
.cndot. ledit composant comprend des moyens programmés pour:
- générer un point de référence angulaire dans le cycle moteur pour chacun des cylindres, - générer une pluralité d'impulsions de commande d'un actionneur paramétrables en phase et en durée, lesdites impulsions étant indépendantes et rattachées à un cylindre, .cndot. le CPU du micro-ordinateur comporte des moyens de détermination des paramètres des impulsions, .cndot. des moyens de commande d'au moins l'un des actionneur par un signal de sortie de la carte correspondant à au moins une des impulsions de commande.
5) Système selon la revendication 4, dans lequel les moyens de synchronisation comprennent :
- pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
- pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
- pour un moteur 2 temps, au moins l'un des capteurs suivants: un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
- pour un moteur 4 temps, un capteur d'arbre à cames et au moins l'un des capteurs suivants : un codeur angulaire, une cible véhicule 58X.
6) Système selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel l'actionneur est: un injecteur, une bougie d'allumage, une commande électromagnétique de soupape, un tir de caméra LASER.
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