FR2466618A1 - FUEL CONTROL SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Système de contrôle de combustible destiné à contrôler la quantité de combustible adressée à un moteur à combustion interne en accord avec la puissance désirée par l'opérateur pour être délivrée par le moteur. Système comprenant : un multiplicateur 30 recevant un signal représentatif de la quantité de combustible adressée au moteur et un signal représentatif de la vitesse du moteur pour les multiplier et engendrer un signal représentatif de la puissance délivrée par le moteur ; un comparateur 12 pour comparer ce dernier signal à un signal de commande de puissance d'opérateur et engendrer un signal d'erreur représentatif de leur différence ; et un dispositif de comptage 20 recevant le signal d'erreur et destiné à modifier la quantité de combustible adressée au moteur en agissant sur un générateur d'impulsions 22 afin de faire tendre vers zéro le signal d'erreur. Système applicable aux véhicules de tourisme. (CF DESSIN DANS BOPI)Fuel control system for controlling the amount of fuel supplied to an internal combustion engine in accordance with the power desired by the operator to be delivered by the engine. System comprising: a multiplier 30 receiving a signal representative of the quantity of fuel sent to the engine and a signal representative of the speed of the engine in order to multiply them and generate a signal representative of the power delivered by the engine; a comparator 12 for comparing this latter signal with an operator power control signal and generating an error signal representative of their difference; and a counting device 20 receiving the error signal and intended to modify the quantity of fuel sent to the engine by acting on a pulse generator 22 in order to make the error signal tend towards zero. System applicable to passenger vehicles. (CF DRAWING IN BOPI)
Description
-1- La présente invention se rapporte en général à unThe present invention relates generally to a
système de contrôle de combustible pour un moteur à combus- fuel control system for a combustion engine
tion interne et, plus particulièrement, à un tel système de tion and, more particularly, to such a system of
contrôle de combustible pour un véhicule présentant un rap- fuel control for a vehicle presenting a report
port puissance/poids élevé et au moyen duquel un signal de la puissance commandée par l'opérateur est comparé à un signal de puissance décelée afin de contrôler la réponse du moteur high power / weight port, whereby an operator controlled power signal is compared to a detected power signal to control the engine response
à la différence entre ces signaux. the difference between these signals.
Alors que la présente invention va être décrite While the present invention will be described
en liaison avec un moteur de type diesel, il doit être enten- in connection with a diesel engine, it must be understood that
du que les principes fondamentaux de l'invention s'appliquent également aux moteurs à allumage commandé. Dans un moteur diesel classique avec une unité de commande d'alimentation en the basic principles of the invention also apply to spark ignition engines. In a conventional diesel engine with a power control unit in
combustible électronique, le contrôleur fonctionne générale- electronic fuel, the controller generally works-
ment en contrôleur de vitesse et dans de nombreux cas ce type de contrôle donne entière satisfaction. Cependant, avec un véhicule de tourisme présentant un rapport puissance/poids speed controller and in many cases this type of control gives complete satisfaction. However, with a passenger vehicle with a power / weight ratio
relativement élévé, la réponse de ce véhicule, ou sa manoeu- relatively high, the response of this vehicle, or its maneuver
vrabilité, souffre quelque peu de la commande effectuée par un dispositif classique de contrôle de vitesse, puisque de petites variations de l'entrée de commande de l'opérateur true, suffers somewhat from the control performed by a conventional speed control device, since small variations of the operator's control input
donnent naissance à de grandes variations du couple de sor- give rise to large variations in the torque of
tie du moteur.engine.
Dans les moteurs classiques à allumage commandé, avant l'application des sévères contraintes de contrôle d' In conventional spark-ignition engines, before the application of severe control constraints
émission des gaz d'échappement et leur fonctionnement en ré- emission of exhaust gases and their operation in
gime très pauvre pour améliorer l'économie de combustible, ces moteurs étaient actionnés en régime riche. Avec un tel mode de fonctionnement, le couple de sortie du moteur est proportionnel à la pression dans la tubulure d'admission qui résulte de l'air passant par la plaque du papillon pour aller Very poor engine to improve fuel economy, these engines were powered in rich mode. With such a mode of operation, the output torque of the engine is proportional to the pressure in the intake manifold that results from the air passing through the throttle plate to go
aux cylindres. La plaque du papillon agit comme un étrangle- to the cylinders. The throttle plate acts as a choke
ment sur l'air allant aux cylindres. Lorsque la pression à un orifice quelconque, par exemple l'orifice créé par la plaque du papillon, vient à dépasser avec la pression totale d'entrée un certain rapport, la vitesse des particules d'air on the air going to the cylinders. When the pressure at any orifice, for example the orifice created by the throttle plate, comes to exceed with the total inlet pressure a certain ratio, the speed of the air particles
dans l'orifice devient sonique. Ce type d'écoulement est dé- in the hole becomes sonic. This type of flow is de-
nommé écoulement sonique ou critique. Dans ces conditions, la quantité d'air passant par l'orifice est indépendante de la pression en aval de l'orifice et n'est influencée que par la named sonic or critical flow. Under these conditions, the quantity of air passing through the orifice is independent of the pressure downstream of the orifice and is only influenced by the
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-2--2-
pression en amont et l'aire de l'orifice. pressure upstream and the area of the orifice.
Lorsqu'un-moteur à allumage. commandé classique fonctionne avec.un papillonfortement fermé, ce moteur se trouve actionné avec un rapport nominal air/combustible constant et la puissance de sortie est directement reliée à When an ignition engine. conventional control operates with a tightly closed throttle, this engine is operated with a constant air / fuel nominal ratio and the output power is directly connected to
l'écoulement de l'air. Puisque cet écoulement ne dépend seu- the flow of air. Since this flow depends only on
lement que de l'aire de l'orifice du'papillon lors de l'écou- than the area of the aperture during the hearing.
lement sonique, la puissance de sortie du moteur se trouve donc directement reliée à cette aire qui, à son tour, est directement reliée à la rotation du papillon provoquée par The output power of the motor is therefore directly connected to this area which, in turn, is directly related to the rotation of the throttle caused by
l'opérateur. --the operator. -
Une telle caractéristique de fonctionnement, c'est-à-dire la relation directe entre le déplacement de la plaque du papillon et la puissance de sortie, est considérée par la plupart des conducteurs comme représentant une bonne manoeuvrabilité ou une bonne caractéristique de réponse du Such an operating characteristic, i.e., the direct relationship between throttle plate displacement and output power, is considered by most drivers to be a good maneuverability or a good response characteristic of the driver.
moteur en réponse à une variation de la position du papillon. motor in response to a variation of the throttle position.
La présente invention vise un dispositif procurant ce type de contrôle de puissance donnant une bonne manoeuvrabilité le long d'une large plage de déplacement du papillon. Par conséquent, la présente invention, telle qu'appliquée au The present invention aims a device providing this type of power control giving good maneuverability along a wide range of movement of the butterfly. Therefore, the present invention as applied to
contrôle du combustible d'un moteur diesel, permet d'amélio- control of the fuel of a diesel engine, helps to improve
rer la caractéristique de réponse du moteur au déplacement the response characteristic of the motor to the displacement
du papillon et donc le confort de la conduite sans pour au- butterfly and therefore the comfort of driving without
tant sacrifier les caractéristiques-d'émission des gaz d' both sacrificing the emission characteristics-gas
échappement ou de performancesdu véhicule. exhaust or vehicle performance.
Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à améliorer la caractéristique de manoeuvrabilité Therefore, an object of the present invention is to improve the maneuverability characteristic
d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne. a vehicle equipped with an internal combustion engine.
Cet objet et ces caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement This and other objects and features of the present invention will become more clearly apparent.
de la description détaillée qui suit et du dessin y annexé of the following detailed description and the attached drawing
dont l'unique.figure représente un schéma synoptique du dis- whose unique figure represents a schematic diagram of the
positif selon l'invention.positive according to the invention.
Dans un moteur diesel qui est toujours actionné In a diesel engine that is still powered
en régime pauvre par rapport au point stoéchiométrique, géné- in a lean regime compared to the stoichiometric point, gen-
ralement très pauvre, il a été trouvé empiriquement que le very poor, it has been found empirically that the
couple de sortie est directement relié à la quantité de com- output torque is directly related to the amount of
bustible injectée par cycle. Naturellement, la puissance peut être dérivée de la vitesse et du couple de la manière - 3- suivante: Puissance = K (couple..vitesse) injected fuel per cycle. Naturally, the power can be derived from the speed and torque in the following way - 3- Power = K (torque..speed)
avec le facteur K représentant une constante de proportio- with the factor K representing a constant of proportio-
nalité. Par conséquent, dans le système selon la présente invention, l'entrée opérateur réfléchit une exigence de niveau de puissance. Au moyen de calculs effectués dans une unité de commande électronique, la puissance réelle ality. Therefore, in the system according to the present invention, the operator input reflects a power level requirement. By means of calculations carried out in an electronic control unit, the actual power
délivrée est calculée en détectant la quantité de combusti- delivered is calculated by detecting the amount of fuel
ble délivrée et la vitesse du moteur afin d'obtenir un si- delivered and the speed of the engine in order to obtain a
gnal représentatif de la quantité de combustible par révolu- representative of the quantity of fuel per revolu-
tion du moteur et ce signal est utilisé pour représenter la puissance réelle délivrée. Ce signal de puissance calculée est comparé à un signal de puissance commandée obtenu depuis l'entrée opérateur afin d'engendrer un signal d'erreur. Ce signal commande le système de manière à réduire l'erreur et, motor and this signal is used to represent the actual power delivered. This calculated power signal is compared to a controlled power signal obtained from the operator input to generate an error signal. This signal controls the system so as to reduce the error and,
ainsi, à maintenir le niveau de puissance commandée. Evidem- thus, to maintain the commanded power level. obviously
ment, il existe une limite supérieure de la puissance de There is an upper limit of the power of
sortie du moteur pour toute vitesse donnée. Cette limite su- engine output for any given speed. This limit
périeure est reconnue par l'unité de commande électronique, la limite de puissance étant généralement proportionnelle à la vitesse, et la quantité de combustible adressée au moteur est limitée à celle utilisable par ce moteur. Egalement, les caractéristiques d'émission de gaz d'échappement, les niveaux de contraintes et d'autres paramètres sont pris en compte The lower limit is recognized by the electronic control unit, the power limit being generally proportional to the speed, and the amount of fuel sent to the engine is limited to that used by this engine. Also, exhaust emission characteristics, stress levels and other parameters are taken into account.
lors de l'établissement de l'unité de commande électronique. when establishing the electronic control unit.
Lors de la production du signal d'erreur, le processus de correction utilisé dans le système selon l'invention permet During the production of the error signal, the correction process used in the system according to the invention enables
d'actionner le système de commande d'alimentation en combus- to operate the fuel supply control system
tible de manière à produire une impulsion convenable pour les injecteurs de combustible afin d'assurer que le niveau de puissance commandé par l'opérateur soit développé par le moteur. Ce même processus peut être appliqué à un moteur à allumage commandé avec quelques corrections de calcul en raison de variations dans les rapports air/combustible, bien to provide a suitable pulse for the fuel injectors to ensure that the power level controlled by the operator is developed by the engine. This same process can be applied to a spark ignition engine with some calculation corrections due to variations in the air / fuel ratios, although
que tant que le moteur est actionné en régime pauvre par rap- that as long as the engine is operated in a lean
port au point stoéchiométrique le couple de sortie peut être encore considéré comme étant directement relié à la quantité de combustible par cycle. Dans les cas pour lesquels le rapport air/combustible varie ou le moteur est actionné en -4- régime riche par rapport au point stoéchiométrique, de sorte que tout l'oxygène disponible -dans les cylindres se trouve utilisé, des corrections doivent être introduites en se port at stoichiometric point the output torque can be further considered to be directly related to the amount of fuel per cycle. In cases where the air / fuel ratio varies or the engine is operated in a rich regime with respect to the stoichiometric point, so that all the oxygen available in the cylinders is used, corrections must be made in himself
basant sur des paramètres tels que la pression dans la tubu- based on parameters such as pressure in the tubing
lure d'admission et la température. Par conséquent, dès que le papillon se trouve déplacé, le niveau de puissance s'élève vers le nouveau point de puissance tel que déterminé par l'aire de l'orifice du papillon à sa nouvelle position et, lorsque le moteur reprend, la puissance reste la même. En lure intake and temperature. Therefore, as soon as the throttle is moved, the power level rises to the new power point as determined by the area of the throttle port to its new position and, when the engine resumes, the power remains the same. In
outre, le couple se trouve réduit, permettant à la perfor- In addition, the torque is reduced, allowing the perfor-
mance du moteur de traverser une courbe de charge de route engine speed to cross a road load curve
sur un diagramme du couple en fonction de la vitesse du mo- on a diagram of the torque as a function of the speed of the
teur dans des conditions de contrôle de puissance. in power control conditions.
Un moteur pourvu de cette caractéristique de ré- A motor with this characteristic of regeneration
ponse transitoire est considéré comme procurant une excel- transient response is considered to provide an excellent
lente manoeuvrabilité. Cependant, en vue du contrôle de slow maneuverability. However, in order to control
l'émission des gaz d'échappement et de l'économie de combus- exhaust emissions and fuel economy
tible, il peut être souhaitable de supprimer la fine pointe qui se produit lors du transfert d'un niveau de puissance à tible, it may be desirable to remove the fine edge that occurs when transferring a power level to
un autre lors de la variation initiale de position du papil- another during the initial variation of the papillate
lon. Egalement, vers la vitesse désirée, comme représentée lon. Also, towards the desired speed, as shown
par le nouveau niveau de puissance, la pente de la caracté- by the new power level, the slope of the
ristique du couple en fonction de la vitesse du moteur peut torque risk as a function of engine speed can
être légèrement rendue plus raide afin de procurer une meil- be slightly steeper to provide better
leure stabilité de vitesse sur route. their speed stability on the road.
En se reportant à l'unique figure du dessin, on y voit qu'un signal de commande d'opérateur représentatif de la puissance commandée est appliqué à un conducteur d'entrée Referring to the single figure of the drawing, there is shown that an operator control signal representative of the controlled power is applied to an input driver.
10. Ce signal est représentatif du niveau de puissance dési- 10. This signal is representative of the desired power level
ré par l'opérateur tel que commandé par la-position de la- - by the operator as controlled by the position of the -
plaque de papillon. Le signal de commande, convenablement butterfly plate. The control signal, suitably
proportionné, est adressé à une entrée d'un comparateur 12. proportioned, is addressed to an input of a comparator 12.
L'autre entrée de ce comparateur reçoit depuis un conducteur The other input of this comparator receives from a driver
d'entrée 14 un signal de quantité de combustible par révolu- input 14 a fuel quantity signal per revolution
tion du moteur. Ce signal est représentatif de la puissance engine. This signal is representative of the power
engendrée par le moteur. Dans le cas o la puissance comman- generated by the engine. In the case where the driving power
dée par l'opérateur, comme représentée par le signal apparais- by the operator, as represented by the signal appear-
sant au conducteur 10, et la puissance engendrée par le mo- to the driver 10, and the power generated by the
teur, comme représentée par le signal apparaissant au con- as represented by the signal appearing in the con-
ducteur 14, sont différentes, un signal d'erreur se trouve -5- driver 14, are different, an error signal is -5-
appliqué à-un conducteur 16 et est représentatif de la diffé- applied to a conductor 16 and is representative of the difference
rence de puissance exprimée par 'la différence-entre les deux power expressed by the difference between the two
signaux appliqués.applied signals.
Lé signal apparaissant au conducteur 16 est adres- The signal appearing to the driver 16 is addressed
se à un compteur universel 20 possédant un comptage de consi- gne et ce signal incrémente ou décrémente le comptage selon sa polarité. Le signal de sortie du compteur 20 est apppliqué it is a universal counter 20 having a count and this signal increments or decrements the count according to its polarity. The output signal of the counter 20 is applied
à un générateur d'impulsions 22 par un limiteur 24. Le limi- to a pulse generator 22 by a limiter 24. The limitation
teur est utilisé pour limiter à une valeur maximale le signal is used to limit the signal to a maximum value
qui peut être adressé au générateur d'impulsions 22. Le si- which can be addressed to the pulse generator 22. The
gnal délivré par le générateur d'impulsions 22 est un signal impulsionnel d'alimentation en combustible qui est adressé à The signal delivered by the pulse generator 22 is a fuel supply pulse signal which is addressed to
l'injecteur par un amplificateur de puissance 24 et un con- the injector by a power amplifier 24 and a con-
ducteur de sortie 26. Le signal de sortie appliqué au solé- output driver 26. The output signal applied to the
noide de l'injecteur qui est relié au conducteur 26 est con- noide of the injector that is connected to the driver 26 is con-
trôlé par une impulsion de déclenchement engendrée par l'uni- tripped by a trigger pulse generated by the uni-
té de commande électronique et appliquée à un conducteur d'en- electronic control unit and applied to a driver
trée 28.28.
Le circuit de rétroaction destiné à engendrer le The feedback circuit intended to generate the
signal de puissance réelle qui apparaît au conducteur 14 com- actual power signal that appears to the driver 14 com-
prend un circuit multiplicateur 30 à deux entrées dont l'une reçoit par un conducteur 32 le signal impulsionnel engendré takes a multiplier circuit 30 with two inputs, one of which receives a driver 32 the pulse signal generated
par le générateur d'impulsions 22 dont la durée est repré- by the pulse generator 22 whose duration is
sentative de la quantité de combustible délivrée par l'impul- the quantity of fuel delivered by the impulse
sion de combustible correspondante. Ce signal est multiplié par un signal de vitesse de moteur adressé à l'autre entrée du circuit multiplicateur 30 par un conducteur 36 qui est connecté à un capteur de vitesse. Par conséquent, le signal délivré par le circuit multiplicateur 30 est représentatif de la quantité de combustible adressée au moteur. Comme il a été précédemment mentionné, cette quantité de combustible corresponding fuel pressure. This signal is multiplied by a motor speed signal addressed to the other input of the multiplier circuit 30 by a conductor 36 which is connected to a speed sensor. Therefore, the signal delivered by the multiplier circuit 30 is representative of the amount of fuel sent to the engine. As previously mentioned, this amount of fuel
est directement reliée à la puissance engendrée par le mo- is directly related to the power generated by the
teur.tor.
Le limiteur 24 reçoit par un conducteur 44 un si- The limiter 24 receives by a driver 44 a seat
gnal provenant d'un moyen d'emmagasinage de table de limita- general from a limit table storage means
tion de rapport air/combustible 40 qui, à son tour, reçoit, d'une part, le signal vitesse depuis le conducteur 36 et, d'autre part, un signal de densité massique d'air depuis un capteur approprié connecté à un conducteur d'entrée 42. Par conséquent, la combinaison des signaux de vitesse et de -6- An air / fuel ratio system 40 which, in turn, receives, on the one hand, the speed signal from the conductor 36 and, on the other hand, a mass density signal of air from a suitable sensor connected to a conductor. 42. Therefore, the combination of the speed signals and the
densité massique d'air. procure un signal apparaissant au con- mass density of air. provides a signal that appears
ducteur 44 qui dicte-la largeur maximale d'impulsion qui driver 44 which dictates the maximum pulse width which
peut être produite par le générateur d'impulsions 22.-Le limi- can be generated by the pulse generator 22.-The limit
teur 24 agit de manière à limiter à une valeur maximale-le signal au moyen duquel le compteur 20 peut être incrémenté. 24 acts to limit to a maximum value the signal by which the counter 20 can be incremented.
En fonctionnement, l'opérateur modifie la posi- In operation, the operator changes the posi-
tion de la plaque de papillon, comme par exemple en augmentant son angle de déviation. Le signal d'entrée apparaissant au conducteur 10 est ainsi modifié et engendre un signal d'erreur qui est délivré par le comparateur 12 du. fait que le signal the throttle plate, for example by increasing its angle of deflection. The input signal appearing at the conductor 10 is thus modified and generates an error signal which is delivered by the comparator 12 of the. does that signal
apparaissant au conducteur 14 représente le précédent régla- appearing to the driver 14 represents the previous
ge de puissance. Ce signal d'erreur modifie le comptage du compteur 20 de manière à augmenter la largeur d'impulsion du power generation. This error signal modifies the count of the counter 20 so as to increase the pulse width of the
signal délivré par l'amplificateur de puissance 24. Ceci res- signal delivered by the power amplifier 24. This
te vrai tant que la limite du moyen d'emmagasinage 40 n'est true as long as the limit of storage medium 40 is
pas dépassée.not exceeded.
Par conséquent,le système de contrôle de combustible qui vient d'être décrit permet de contrôler le combustible adressé à un moteur à combustion interne en accord avec la Consequently, the fuel control system which has just been described makes it possible to control the fuel sent to an internal combustion engine in accordance with the
puissance désirée être tirée de ce moteur. Tandis que le- desired power to be drawn from this engine. While the-
signal obtenu en multipliant la largeur d'impulsion de com- signal obtained by multiplying the pulse width of
bustible par la vitesse du moteur ne correspond pas exacte- the engine speed does not match exactly
ment à la puissance du moteur, il est néanmoins relié unifor- the power of the engine, it is nonetheless
mément à cette puissance d'une manière franche. La multiplica- to this power in a frank manner. The multiplication
tion des deux signaux convient au but recherché par l'agence- the two signals is appropriate for the purpose sought by the
ment de contrôle de puissance afin de produire un niveau pré- power control to produce a pre-existing level of
féré de manoeuvrabilité. Des modifications peuvent être ap- heightened maneuverability. Modifications may be
portées pour affiner l'agencement de contrôle ou changer la worn to refine the control layout or change the
manière dont les signaux de données sont traités sans s'écar- how the data signals are processed without departing
ter pour cela de l'esprit de l'invention. Par exemple, un dis- ter for that of the spirit of the invention. For example, a
positif à retard peut être introduit dans le circuit de rétroaction entre le générateur d'impulsions 22 et le circuit positive delay can be introduced into the feedback circuit between the pulse generator 22 and the circuit
multiplicateur 30 afin de maintenir la stabilité du système. multiplier 30 to maintain the stability of the system.
Egalement, le système pourrait être modifié de manière à in- Also, the system could be modified in such a way
corporer le limiteur de rapport air/combustible dans le cir- create the air / fuel ratio limiter in the cir-
cuit du signal de commande d'entrée afin que le signal de la puissance commandée par l'opérateur représente-un pourcentage de la valeur maximale de la quantité de combustible par cycle cooks the input control signal so that the operator-controlled power signal represents a percentage of the maximum value of the fuel amount per cycle
qui peut être adressée au moteur.which can be addressed to the engine.
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