FR2639680A1 - DEVICE FOR CLOSED LOOP CONTROL OF THE IDLE SPEED OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Le dispositif comprend : - une électrovanne E réglant la quantité d'air alimentant le moteur, installée dans un conduit de dérivation D d'une soupape d'étranglement B; - un commutateur électronique 1 en série avec la bobine d'excitation W de l'électrovanne, entre les deux pôles d'une alimentation de tension continue V; - un générateur de signal 8 appliquant un signal d'onde rectangulaire Vc avec un cycle d'utilisation variable à une entrée de commande de commutation du commutateur 1; - des capteurs 7-N fournissant des signaux électriques indicatifs des conditions de fonctionnement du moteur, y compris la vitesse de rotation et la température du moteur; - un détecteur de courant 3 contrôlant le courant circulant dans la bobine d'excitation W de l'électrovanne; et - une unité de commande électronique 6 déterminant le cycle d'utilisation du signal Vc d'une manière prédéterminée, en fonction des signaux fournis par les capteurs 7-N et par le détecteur de courant 3.The device comprises: a solenoid valve E regulating the quantity of air supplied to the engine, installed in a bypass duct D of a throttle valve B; an electronic switch 1 in series with the excitation coil W of the solenoid valve, between the two poles of a DC voltage supply V; a signal generator 8 applying a rectangular wave signal Vc with a variable duty cycle to a switching control input of the switch 1; - 7-N sensors providing electrical signals indicative of engine operating conditions, including engine speed and temperature; - a current detector 3 controlling the current flowing in the excitation coil W of the solenoid valve; and - an electronic control unit 6 determining the duty cycle of the signal Vc in a predetermined manner, as a function of the signals supplied by the sensors 7-N and by the current detector 3.
Description
DISPOSITIF POUR LA COMMANDE A BOUCLE FERMEE DE LADEVICE FOR CLOSED LOOP CONTROL OF
VITESSE DE RALENTI D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE IDLE SPEED OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
La présente invention se rapporte à un dispositif pour La commande à boucle fermée de la vitesse de ralenti d'un moteur à combustion interne auquel de l'air est alimenté, en mode de fonctionnement, par l'intermédiaire d'un conduit muni d'une soupape d'étranglement. Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: une électrovanne pour régler la quantité d'air alimentant le moteur, installée dans un conduit de dérivation d'une soupape d'étranglement et munie d'une bobine excitatrice, un commutateur électronique en série avec la bobine, entre les deux pôles d'une alimentation de tension continue, un générateur de signal pour appliquer un signal d'onde rectangulaire avec un cycle d'utilisation variable à une entrée de commande pour commuter le commutateur, des moyens à capteurs pour fournir des signaux électriques indicatifs des conditions de fonctionnement du moteur, y compris la vitesse de rotation et la température du moteur, des moyens de contrôle pour contrôler le courant circulant dans la bobine de l'électrovanne, et une unité de commande électronique pour commander le cycle d'utilisation du signal émis par le générateur d'une manière prédéterminée en fonction des signaux fournis par les moyens à capteurs et par les moyens de contrôle, l'unité étant installée pour calculer de façon cyclique, d'une manière prédéterminée et en fonction des valeurs supposées par les paramètres contrôlés par les moyens à capteurs, une valeur nominale du cycle d'utilisation du signal appliqué au commutateur électronique, la valeur nominale étant The present invention relates to a device for the closed-loop control of the idling speed of an internal combustion engine to which air is supplied, in operating mode, via a duct provided with a throttle valve. The device according to the present invention is characterized in that it comprises in combination: a solenoid valve for regulating the amount of air supplying the engine, installed in a bypass duct of a throttle valve and provided with an exciting coil , an electronic switch in series with the coil, between the two poles of a DC voltage supply, a signal generator to apply a rectangular wave signal with a variable duty cycle to a control input to switch the switch , sensor means for providing electrical signals indicative of engine operating conditions, including engine speed and temperature, control means for monitoring the current flowing in the solenoid valve coil, and a unit electronic control unit to control the cycle of use of the signal emitted by the generator in a predetermined manner according to the sig nals supplied by the sensor means and by the control means, the unit being installed to calculate cyclically, in a predetermined manner and as a function of the values assumed by the parameters controlled by the sensor means, a nominal value of the signal duty cycle applied to the electronic switch, the nominal value being
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prédéterminée en ce qui concerne des valeurs préfixées de la température à l'electrovanne et de la tension délivree par l'alimentation, et corriger ensuite la valeur nominale du cycle d'utilisation en fonction de la différence entre l'intensité détectée du courant circulant dans la bobine de l'électrovanne et l'intensité nominale du courant qui predetermined with regard to preset values of the temperature at the solenoid valve and of the voltage delivered by the power supply, and then correct the nominal value of the duty cycle as a function of the difference between the detected intensity of the current flowing in the solenoid valve coil and the rated current which
correspond à la valeur nominale du cycle d'utilisation. corresponds to the nominal value of the duty cycle.
Des caractéristiques et avantages supplémentaires de la présente invention deviendront clairs à partir de Additional features and advantages of the present invention will become apparent from
la description détaillée qui suit avec référence aux the following detailed description with reference to
dessins annexes, fournis à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un dispositif de commande selon l'invention, la figure 2 est un schéma électrique détaillé qui montre la structure d'un circuit de traitement inclus dans le dispositif de la figure 1, la figure 3 est une série de quatre graphes qui montrent les tracés de quatre signaux générés dans le dispositif de la figure 1 en mode de fonctionnement, en tant que fonctions du temps montré en abscisse, et la figure 4 est un schéma montrant le type de commande à boucle fermée exécutee par le dispositif selon annexed drawings, provided by way of nonlimiting example, in which: FIG. 1 is a diagram of a control device according to the invention, FIG. 2 is a detailed electrical diagram which shows the structure of a processing circuit included in the device of FIG. 1, FIG. 3 is a series of four graphs which show the plots of four signals generated in the device of FIG. 1 in operating mode, as functions of time shown on the abscissa, and the FIG. 4 is a diagram showing the type of closed loop control executed by the device according to
l'invention.the invention.
En se référant à la figure 1, un conduit d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne avec allumage par étincelle (non illustré) est indiqué par A. L'air provenant d'un filtre passe à travers ce conduit Referring to Figure 1, an air intake duct of an internal combustion engine with spark ignition (not shown) is indicated by A. Air from a filter passes through this duct
vers le moteur, dans le sens des flèches montrées. towards the motor, in the direction of the arrows shown.
Le conduit A est muni d'une vanne-papiLlon, indiquée par B. Deux conduits de dérivation, entre les zones en amont et en aval de la vanne-papillon B, sont indiqués par C et D. De manière connue, une vis de réglage S est située dans Le conduit de dérivation C. La circulation d'air à travers le conduit de derivation D est commandée par une éLectrovanne, indiquée par E de façon générale, qui comDorte une bobine d'excitation, indiquée par W. Un transistor de type npn est indiqué par I et son circuit collecteurémetteur est installé en série avec la bobine W, entre les deux p8Les d'une alimentation de tension continue V. Une diode 2 est connectée de la manière illustrée, en parallèle avec la bobine W. Une résistance 3 est connectée en série avec le circuit collecteur-émetteur du transistor 1, et en Line A is fitted with a butterfly valve, indicated by B. Two bypass lines, between the zones upstream and downstream from butterfly valve B, are indicated by C and D. In known manner, a screw setting S is located in the bypass duct C. The air circulation through the bypass duct D is controlled by a solenoid valve, indicated by E in general, which includes an excitation coil, indicated by W. A transistor npn type is indicated by I and its collector-transmitter circuit is installed in series with the coil W, between the two p8Les of a DC voltage supply V. A diode 2 is connected as illustrated, in parallel with the coil W. A resistor 3 is connected in series with the collector-emitter circuit of transistor 1, and in
particulier entre l'émetteur du transistor et la masse. particular between the emitter of the transistor and the ground.
En mode de fonctionnement, lorsque le transistor 1 est rendu conducteur, un courant circule dans la bobine W et dans la résistance 3. Dans cette situation, la chute de potentiel dans la résistance est proportionnelle au courant qui circule à travers la bobine. Cette différence de potentiel est apDliquée en tant que signal d'entrée à un circuit de traitement, indiqué par 4 de façon générale dans la figure I et montré de façon plus détaillée dans In operating mode, when the transistor 1 is made conductive, a current flows in the coil W and in the resistance 3. In this situation, the drop in potential in the resistance is proportional to the current which flows through the coil. This potential difference is applied as an input signal to a processing circuit, indicated by 4 generally in Figure I and shown in more detail in
la figure 2.Figure 2.
Le signal analogique sorti par le circuit de traitement 4, est converti en signaux numériques correspondants par un convertisseur analogiquenumérique 5. Les signaux numériques sont transmis à une unité de commande électronique 6 réalisée, par exemple, avec The analog signal output by the processing circuit 4 is converted into corresponding digital signals by an analog-to-digital converter 5. The digital signals are transmitted to an electronic control unit 6 produced, for example, with
l'utilisation d'un microprocesseur.the use of a microprocessor.
Des capteurs 7-N sont connectés à l'unité de commande 6 et lui fournissent des signaux électriques indicatifs de paramètres de fonctionnement du moteur, y compris la vitesse de rotation du moteur, la température Sensors 7-N are connected to control unit 6 and supply it with electrical signals indicative of engine operating parameters, including engine speed, temperature
du moteur, etc...engine, etc ...
L'unité 6 commande le fonctionnement d'un générateur de signal 8 qui, à son tour, applique à la base du transistor 1 un signal de commutation qui a un tracé d'onde rectangulaire, avec un cycle d'utilisation Unit 6 controls the operation of a signal generator 8 which, in turn, applies to the base of transistor 1 a switching signal which has a rectangular waveform, with a duty cycle
qui est commandé par l'unite 6.which is controlled by unit 6.
Comme le montre la figure 2, le circuit de traitement 4 comporte un integrateur passif 9 réalisé, de manière connue, avec une résistance 10 et un condensateur 11. La sortie de l'intégrateur est connectée à l'entrée d'un étage amplificateur 12 qui, dans l'exemple illustré, est réalisé avec l'utilisation d'un amplificateur As shown in FIG. 2, the processing circuit 4 includes a passive integrator 9 produced, in a known manner, with a resistor 10 and a capacitor 11. The output of the integrator is connected to the input of an amplifier stage 12 which, in the example illustrated, is achieved with the use of an amplifier
opérationnel 13.operational 13.
L'étage amplificateur 12 est connecté à l'entrée d'un étage 14 d'expansion de volume, aussi de type connu, réalisé, dans l'exemple illustré, avec l'utilisation de deux transistors 15 et 16. La sortie du dispositif 14 d'expansion de volume est connectée à l'entrée du The amplifier stage 12 is connected to the input of a volume expansion stage 14, also of known type, produced, in the example illustrated, with the use of two transistors 15 and 16. The output of the device 14 volume expansion is connected to the input of the
convertisseur analogique-numérique 5. analog-to-digital converter 5.
La fonction du circuit d'expansion de volume est de permettre d'exécuter la résolution la plus grande possible dans la conversion effectuée par le convertisseur 5. En fait, si l'amplificateur opérationnel 13 sort une tension maximale d'approximativement 3,5 V (lorsqu'il est alimenté avec une tension d'alimentation de 5 V), le circuit 14 fait varier le signal entre 0 et la tension de référence du convertisseur 5 et par conséquent, par exemple, la fait varier de 0 à 5 V, permettant ainsi d'exécuter une résolution la plus grande possible. La figure 3 montre des exemples de tracés des signaux suivants: V: tension appliquée par le circuit 8 à la base c du transistor 1: ceci est un signal d'onde rectangulaire dont le cycle d'utilisation, comme énoncé ci-dessus, est commandé par l'unité 6; I: intensité du courant qui circule de façon w correspondante dans la bobine d'excitation W de l'électrovanne E; The function of the volume expansion circuit is to allow the greatest possible resolution to be carried out in the conversion carried out by the converter 5. In fact, if the operational amplifier 13 outputs a maximum voltage of approximately 3.5 V (when it is supplied with a supply voltage of 5 V), the circuit 14 varies the signal between 0 and the reference voltage of the converter 5 and therefore, for example, varies it from 0 to 5 V, thus allowing to execute the largest possible resolution. Figure 3 shows examples of plots of the following signals: V: voltage applied by circuit 8 to base c of transistor 1: this is a rectangular wave signal whose duty cycle, as stated above, is controlled by unit 6; I: intensity of the current which flows correspondingly w in the excitation coil W of the solenoid valve E;
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V: chute de tension dans la résistance 3; le R tracé de cette tension correspond sensiblement à celui de I lorsque le signal V est à l'état haut, mais suppose w c une valeur nulle lorsque le transistor 1 est à l'état bloqué (dans ce cas, le courant I circule dans la boucle w formée par la bobine W et la diode 2 de retour associée); V: tension sortie par l'intégrateur 9: le tracé s de ce signal correspond sensiblement au tracé du courant I. w En mode de fonctionnement, l'unité 6 fixe une certaine valeur pour le cycle d'utilisation du signal généré par le circuit 8 et appliqué à la base du transistor 1, sur la base de l'information provenant des V: voltage drop across resistor 3; the R tracing of this voltage corresponds substantially to that of I when the signal V is in the high state, but assumes wc a zero value when the transistor 1 is in the off state (in this case, the current I flows in the loop w formed by the coil W and the associated return diode 2); V: voltage output by the integrator 9: the trace s of this signal corresponds substantially to the trace of the current I. w In operating mode, the unit 6 fixes a certain value for the duty cycle of the signal generated by the circuit 8 and applied to the base of transistor 1, based on information from
capteurs 7-N et du convertisseur analogique-numérique 5. 7-N sensors and analog-to-digital converter 5.
En fait, en modulant le cycle d'utilisation du signal fourni par le circuit générateur 8, l'unité 6 cause une variation correspondante dans la valeur moyenne du courant circulant dans la bobine W de l'électrovanne E et par conséquent dans la circulation d'air admis à travers le conduit de dérivation D. Cependant, le courant circulant dans la bobine W n'est pas seulement une fonction du cycle d'utilisation du signal sorti par le circuit générateur 8. En fait, pour un cycle d'utilisation donné, le courant dans W peut varier en conséquence de la variation de la tension d'alimentation V et/ou en conséquence de variation de température, qui peut causer une variation de la résistance de W. Pour cette raison, l'unité 6 est installée pour calculer de façon cyclique, d'une manière prédéterminée, en fonction des valeurs supposées par les paramètres contrôlés par les capteurs 7-N, une valeur nominale du cycle d'utilisation du signal appliqué à la base du transistor 1, bloc 5C dans la figure 4. Cette valeur nominale est prédéterminée en ce qui concerne des valeurs préfixées de la température de l'électrovanne E, en In fact, by modulating the cycle of use of the signal supplied by the generator circuit 8, the unit 6 causes a corresponding variation in the average value of the current flowing in the coil W of the solenoid valve E and consequently in the circulation d air admitted through the bypass duct D. However, the current flowing in the coil W is not only a function of the duty cycle of the signal output by the generator circuit 8. In fact, for a duty cycle given, the current in W can vary as a consequence of the variation of the supply voltage V and / or as a consequence of temperature variation, which can cause a variation of the resistance of W. For this reason, unit 6 is installed to calculate cyclically, in a predetermined manner, as a function of the values assumed by the parameters controlled by the sensors 7-N, a nominal value of the duty cycle of the signal applied to the base of the transistor 1, b loc 5C in figure 4. This nominal value is predetermined with regard to prefixed values of the temperature of the solenoid valve E, in
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particulier de sa bobine W, et de la tension délivrée par l'alimentation V. Ces valeurs préfixées peuvent, par exemple, être de 400C pour la température de la bobine W et de 14 V pour la tension délivrée par l'alimentation V. Une valeur bien précise du courant I dans la w bobine W, c'est-à-dire une intensité nominale bien définie, correspond à la valeur nominale du cycle d'utilisation du signal V, dans les conditions de c référence de la température et de la tension d'alimentation. Lorsque la température de W et la tension de V varient, le courant réel circulant dans W diffère de l'intensité nominale. Par conséquent, pour chaque cycle, l'unité 6 "lit", c'est-a-dire acquiert, la valeur de la chute de tension dans la résistance 3, qui est indicative de l'intensité du courant effectif ou réel dans W (bloc 52 de la figure 4). En effet, comme énoncé ci-dessus, l'unité 6 acquiert la valeur du signal V à la sortie du R particular of its coil W, and of the voltage delivered by the power supply V. These prefixed values can, for example, be 400C for the temperature of the coil W and 14 V for the voltage delivered by the power supply V. A very precise value of the current I in the w coil W, that is to say a well-defined nominal current, corresponds to the nominal value of the cycle of use of the signal V, under the conditions of c temperature reference and the supply voltage. When the temperature of W and the voltage of V vary, the actual current flowing in W differs from the nominal current. Consequently, for each cycle, the unit 6 "reads", that is to say acquires, the value of the voltage drop in the resistor 3, which is indicative of the intensity of the effective or actual current in W (block 52 of Figure 4). Indeed, as stated above, the unit 6 acquires the value of the signal V at the output of the R
circuit intégrateur 9 de l'unité de traitement 4. integrator circuit 9 of the processing unit 4.
Le signal V ainsi acquis est comparé (bloc 53) R avec une valeur nominale V (bloc 54) qui est généree Rnom de la manière qui va être décrite cidessous. Sur la base de la différence entre ces valeurs, l'unité 6 calcule un facteur de correction pour le cycle d'utilisation (bloc ) avec un signe convenable positif ou négatif, et ceci est ajouté algébriquement (bloc 56) à la valeur nominale évaluée sur la base des valeurs détectées des paramètres contrôlés. Le cycle d'utilisation effectif (bloc 57) à fixer pour le signal sorti par le circuit générateur 8 The signal V thus acquired is compared (block 53) R with a nominal value V (block 54) which is generated Rnom in the manner which will be described below. On the basis of the difference between these values, unit 6 calculates a correction factor for the duty cycle (block) with a suitable sign positive or negative, and this is added algebraically (block 56) to the evaluated nominal value on the basis of the detected values of the parameters checked. The effective duty cycle (block 57) to be set for the signal output by the generator circuit 8
sur la base du transistor 1 est ainsi défini. on the basis of transistor 1 is thus defined.
La définition de la valeur nominale de la tension V prend place de la manière suivante. Une table de Rnom valeurs de V disposée, par exemple, en lignes et Rnom colonnes est stockée dans des circuits de mémoire de l'unité 6. Les colonnes peuvent être adressées sur la base de plages de valeurs du cycle d'utilisation nominal calculé sur la base des signaux fournis par les capteurs 263-Si0 7-N. Les ligres peuvent être adressees, cependant, sur la base de plages de valeurs du cycle d'utilisation effectif, c'est-à-dire, du cycle d'utilisation obtenu The definition of the nominal value of the voltage V takes place as follows. A table of Rnom values of V arranged, for example, in rows and Rnom columns is stored in memory circuits of unit 6. The columns can be addressed on the basis of ranges of values of the nominal duty cycle calculated on the basis of the signals supplied by the 263-Si0 7-N sensors. The ligers can be addressed, however, based on ranges of values of the actual duty cycle, i.e., the duty cycle obtained
après la correction effectuée dans le bloc 56. after the correction made in block 56.
L'unité 6 peut ainsi déterminer la valeur correcte du cycle d'utilisation dans une situation quelconque, même avec des variations dans la tension d'alimentation V et/ou la température de la bobine W. L'unité 6 est installée de façon pratique pour fournir au convertisseur analogiquenumérique 5 une impulsion d'ordre de conversion sensiblement au moment o le transistor passe à l'état bloqué, c'est-à-dire, avec référence à la figure 3, chaque fois que le signal V est c commuté du niveau "haut" au niveau "bas". La valeur échantillonnée du signal V correspond donc sensiblement s The unit 6 can thus determine the correct value of the duty cycle in any situation, even with variations in the supply voltage V and / or the temperature of the coil W. The unit 6 is conveniently installed to provide the analog-to-digital converter 5 with a conversion order pulse substantially at the moment when the transistor goes into the off state, that is to say with reference to FIG. 3, each time the signal V is switched from "high" level to "low" level. The sampled value of signal V therefore corresponds substantially to s
au maximum atteint.to the maximum reached.
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