FR2780448A1 - Dispositif et procede de gestion de moteur - Google Patents

Abstract

Un dispositif de gestion de moteur pour des moteurs à quatre temps comprend des moyens de traitement et utilise différentes entrées provenant de capteurs reliés de manière opérationnelle au moteur dans le but de délivrer le rapport carburant/ air ou l'angle d'allumage correct pour le moteur d'une manière telle que la réponse transitoire est rapide. Le système de gestion de moteur utilise une information de vitesse de rotation obtenue à partir d'une magnéto ou d'un capteur de vitesse afin de déterminer la vitesse de chaque tour de moteur. En comparant de telles vitesses filtrées passe-haut pour des tours sélectionnés, le dispositif est capable de déterminer l'écoulement supposé de l'air d'admission du moteur. En utilisant les facteurs de compensation d'inertie de rotation du système mesuré pour le moteur avec l'écoulement d'air d'admission supposé, le dispositif peut déterminer avec précision la quantité de carburant devant être délivrée au moteur pour un fonctionnement approprié. Utilisation pour mieux gérer la richesse pendant les variations de charge.

Description

"Dispositif et procédé de gestion de moteur" La présente invention se

rapporte d'une manière générale à un système de gestion de moteur destiné à commander un paramètre de fonctionnement du moteur, comme l'écoulement d'air d'admission, le calage de l'allumage ou le rapport air/carburant d'un moteur à quatre temps. Le système utilise des signaux d'entrées provenant d'un capteur de vitesse de moteur, d'un capteur de température

de moteur et d'un capteur d'oxygène d'échappement.

Il y a eu de nombreuses améliorations dans le développement des systèmes de commande pour les moteurs à combustion interne de tous types et de toutes tailles, y compris les moteurs à quatre temps qui peuvent être de relativement petite taille, c'est-à-dire de 5 à 10 ch (3 à

7 Kw env.), mais qui peuvent être bien plus gros, c'est-à-

dire jusqu'à 100 CV (env. 75Kw) ou plus. Ces plus gros moteurs à quatre temps qui peuvent être utilisés dans des applications industrielles telles que des postes de soudage ou des générateurs de secours, pour citer quelques exemples, o il est important que le moteur fonctionne sans à-coups et à la vitesse souhaitée indépendamment de changements dans la charge appliquée et d'autres perturbations qui peuvent survenir. Bien que des progrès aient été faits dans le domaine de la commande des moteurs, il y a toujours besoin d'améliorer la commande de ces moteurs afin de s'assurer qu'ils fonctionnent efficacement

dans diverses conditions de fonctionnement.

Par conséquent, c'est un but principal de la présente invention que de procurer un système de gestion de moteur perfectionné qui commande le calage de l'allumage et/ou le rapport air/carburant d'un moteur à quatre temps de la manière que le fonctionnement du moteur soit fiable et efficace. C'est un autre but de la présente invention que de proposer pour la gestion d'un moteur un système

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électronique perfectionné réduisant les émissions, améliorant la capacité de démarrage et optimisant

l'économie de carburant du moteur.

Un autre but encore de la présente invention est de proposer pour la gestion d'un moteur un système perfectionné ayant une réponse transitoire rapide aux perturbations qui surviennent. Ceci est obtenu au moins en partie par la manière dont une charge appliquée est mesurée et utilisée pour déterminer des exigences d'écoulement de

carburant pendant le fonctionnement.

Un but plus précis réside dans le fait de prévoir l'utilisation de moyens de traitement comprenant une mémoire ayant des tables de consultation afin de déterminer les exigences d'écoulement de carburant sur la base de

paramètres de fonctionnement du moteur.

Un autre but encore est de proposer pour la gestion d'un moteur un système perfectionné déterminant l'écoulement d'air d'admission du moteur par des moyens autres que la mesure de l'écoulement d'air lui- même, la détermination étant obtenue d'une manière extrêmement

fiable et peu coûteuse.

Un autre but encore de la présente invention est de proposer pour la gestion d'un moteur un système perfectionné déterminant efficacement l'écoulement d'air d'admission du moteur en mesurant efficacement la charge

appliquée sur le moteur.

Un autre but de la présente invention est de proposer pour la gestion d'un moteur un système perfectionné utilisant un facteur de compensation pour l'écoulement d'air d'admission du moteur qui prend en compte l'inertie de rotation du moteur que l'on utilise pour fournir une fonctionnalité cartographique de l'écoulement du carburant

plus précise.

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Un autre but encore de la présente invention est de proposer un système perfectionné qui permet à l'inertie du système d'être déterminée pour tous les moteurs d'une taille particulière, d'un type particulier et pour application particulière, en réalisant des essais en laboratoire afin de générer des caractéristiques d'inertie pour ces moteurs. En utilisant des mesures de vitesse de rotation du moteur qui sont faites sur le terrain, un facteur d'inertie est ajusté pour chaque moteur. Cette faculté permet au facteur d'inertie d'être déterminé précisément pendant l'utilisation et les mesures peuvent être déterminées périodiquement de sorte que le facteur d'inertie peut être corrigé si les caractéristiques du

moteur changent avec le temps et l'utilisation.

Ces buts ainsi que d'autres apparaîtront à la lecture

de la description détaillée qui va être faite en liaison

avec les dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan schématique d'un moteur à quatre temps représenté partiellement en coupe avec différents composants illustrés de manière fonctionnelle en liaison avec une partie du système de gestion de moteur mettant en oeuvre la présente invention; La figure 2 est un schéma en blocs du système de gestion de moteur mettant en oeuvre la présente invention, représenté avec différents dispositifs et capteurs d'entrée, et représenté avec des signaux de sortie destinés à commander des parties du moteur qui sont illustrées schématiquement; La figure 3 est un organigramme illustrant le fonctionnement de la partie de détermination de l'écoulement d'air du système de gestion de moteur mettant en oeuvre la présente invention; La figure 4 est un organigramme illustrant un fonctionnement de la partie de détermination du réglage,

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sur le terrain, de l'inertie du système, dans le système de gestion mettant en oeuvre la présente invention; La figure 5 est un diagramme illustrant la fréquence d'événement concernant le moteur en fonction de calculs de delta de vitesse correspondants, pendant un fonctionnement transitoire, en particulier pour la condition d'angle de papillon des gaz augmentant momentanément, d'écoulement d'air d'admission du moteur augmentant momentanément et de charge de sortie d'arbre restant constante; La figure 6 est un diagramme illustrant la fréquence d'événement concernant le moteur en fonction de calculs de delta de vitesse correspondants, pendant un fonctionnement transitoire, illustrant en particulier le papillon des gaz se fermant momentanément totalement, l'écoulement d'air d'admission du moteur s'arrêtant momentanément et la charge de sortie du moteur restant constante; La figure 7 est un diagramme illustrant la fréquence d'événement concernant le moteur en fonction de calculs de delta de vitesse correspondants pendant un fonctionnement transitoire, illustrant en particulier l'angle de papillon des gaz diminuant momentanément, l'écoulement d'air d'admission du moteur diminuant momentanément et la charge de sortie de l'arbre restant constante; La figure 8 est un diagramme illustrant la fréquence d'événement concernant le moteur, en fonction de calculs de delta de vitesse correspondants pendant un fonctionnement transitoire, illustrant en particulier l'angle de papillon des gaz restant constant, l'écoulement d'air d'admission du moteur restant constant et la charge de sortie d'arbre diminuant momentanément; La figure 9 est un diagramme illustrant la fréquence d'événement concernant le moteur, en fonction de calculs de delta de vitesse correspondants pendant un fonctionnement transitoire, illustrant en particulier l'angle de papillon

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des gaz restant constant, l'écoulement d'air d'admission du moteur restant constant et la charge de sortie d'arbre augmentant momentanément; et La figure 10 est un diagramme qui illustre le changement de vitesse du moteur en fonction du temps du fait de variations qui comprennent à la fois une part de

haute fréquence et de basse fréquence.

Exposée d'une manière générale, la présente invention se rapporte à un système de gestion de moteur perfectionné pour des moteurs à quatre temps qui comprend des moyens de traitement et utilise différentes entrées provenant de capteurs reliés fonctionnellement au moteur pour fournir au moteur le rapport carburant/air approprié pour que la réponse transitoire soit très rapide. Ceci permet au moteur d'être mis en oeuvre efficacement et sans à-coups même

pendant différentes conditions transitoires.

Le système de gestion de moteur mettant en oeuvre la présente invention est un système qui utilise l'information de vitesse de rotation qui est obtenue à partir d'une magnéto, d'un détecteur de vitesse incrémental à réluctance variable, ou d'un tachymètre afin de déterminer la durée de chaque tour de moteur ou de vilebrequin. A partir de ces durées, la vitesse cyclique est déterminée. Le détecteur de vitesse incrémental à réluctance variable peut être utilisé pour déterminer la vitesse instantanée pendant une partie de chaque tour, si cela est souhaité. En comparant ces vitesses de rotation sélectionnées, le système est capable de déterminer l'écoulement d'air d'admission du moteur supposé, sans avoir à réellement mesurer physiquement celui-ci. De même, en utilisant des valeurs d'inertie de rotation de système mesurées pour le moteur avec l'écoulement d'air d'admission supposé, le système peut déterminer avec précision la quantité de carburant devant

être fournie au moteur pour un fonctionnement approprié.

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Le facteur d'inertie pour un type de moteur particulier est déterminé grâce à des essais réels dans un laboratoire, ce qui conduit à une valeur par défaut qui est utilisée initialement pour tous les moteurs de ce type particulier. Toutefois, le système est ajusté uniquement afin de corriger périodiquement le facteur d'inertie au moyen d'une analyse statistique de l'information de vitesse provenant de plusieurs cycles pendant un fonctionnement réel dans des conditions prédéterminées. Plus particulièrement, le système utilise une analyse statistique, tel qu'un calcul d'écart-type ou un calcul de variance sur un nombre d'échantillons de vitesse de moteur prélevés sur un nombre de tours et utilise l'analyse statistique afin d'interpoler entre des facteurs d'inertie prédéterminés de façon à procurer une valeur de facteur d'inertie qui est utilisée pour compenser l'écoulement

d'air suppose.

Le système utilise également des tables de consultation qui sont prévues en tant que résultats du calcul de laboratoire et les tables de consultation fournissent une valeur d'écoulement de carburant en

fonction de l'écoulement d'air supposé ajusté.

En se référant maintenant aux dessins, et en particulier à la figure 1, il y est représenté une vue générale du système de la présente invention en liaison avec un moteur à quatre temps, qui comprend une chambre de combustion 10 ayant une soupape d'admission 12, une soupape d'échappement 14, un piston 16, une bougie d'allumage 18, une bielle 20 qui est reliée au vilebrequin 22. Le moteur possède également une admission d'air 24 dans laquelle est positionné un papillon des gaz 26. Du carburant est délivré à la chambre de combustion 10 par un injecteur 28 qui est relié à un filtre à carburant 30, un régulateur de pression 32 et une pompe à carburant électrique 34 sur un réservoir

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d'essence 36. Il est à noter que la pompe à carburant 34 peut en variante être une pompe mécanique qui peut comprendre optionnellement une fonctionnalité de régulateur de pression. La bougie d'allumage 18 est allumée par une bobine d'allumage 38 ou une magnéto. Il est également évident que si une magnéto est utilisée à la place de la bobine d'allumage 38, la magnéto éliminera la nécessité du capteur de vitesse 56. De même, la magnéto peut normalement être fournie par le fabricant du moteur, et lorsqu'elle est prévue, comprendre typiquement un circuit d'allumage qui commande la position angulaire de l'apparition de l'étincelle. Une unité de commande électronique mettant en oeuvre la présente invention est représentée en 40 et comprend des lignes qui s'étendent vers et depuis différents capteurs afin de commander le fonctionnement du moteur. Plus particulièrement, l'unité de commande 40 a une entrée provenant d'un capteur de température 46 par l'intermédiaire de la ligne 48. Un capteur d'oxygène 50 est monté dans le collecteur d'échappement et fournit à l'unité de commande 40 le signal se rapportant à l'oxygène détecté, par l'intermédiaire de la ligne 52. Une roue dentée 54 est reliée opérationnellement au vilebrequin 22, et un capteur de vitesse et de repère de référence 56 délivre des informations de vitesse par l'intermédiaire de la ligne 58 à l'unité de commande 40. L'unité de commande 40 a une ligne de sortie 60 qui s'étend vers l'injecteur de carburant 28 afin de commander celui-ci et possède également une ligne de sortie 62 qui s'étend jusqu'à la

pompe à carburant 34 afin de commander son fonctionnement.

Similairement, la ligne de sortie 64 s'étend vers la bobine

d'allumage 38 afin de commander le calage de l'allumage.

Une ligne de communication en série 66 s'étend depuis l'unité de commande 40 dans le but de réaliser des tests de

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diagnostic et analogues, et pour la communication avec le microprocesseur. L'unité de commande 40 est également représentée sur la figure 2 avec les différentes lignes d'entrée et de sortie et les différents capteurs, également identifiés. L'unité de commande 40 possède un microprocesseur 70 qui reçoit les signaux d'entrée provenant des capteurs après avoir été conditionnés par un circuit de conditionnement 72 et délivre des sorties à un circuit de commande de sortie 74 qui commande alors l'injecteur de carburant 28 et la bobine d'allumage 38. Il est prévu un régulateur de tension 76 qui délivre des tensions d'alimentation appropriées par l'intermédiaire de la ligne 78 aux différents circuits et

au microprocesseur 70 comme cela est représenté.

Selon un aspect important de la présente invention, l'écoulement d'air d'admission du moteur, qui est appelé par la suite simplement écoulement d'air, n'est en réalité pas mesuré directement, mais est déterminé avec précision en fonction des mesures de vitesse du moteur et de l'inertie de rotation du moteur. Il est bien connu que pour un moteur à quatre temps, il y a un tour du vilebrequin pendant le temps moteur qui est suivi par un temps non moteur. Ainsi, les temps moteurs et non- moteurs alternent pendant le fonctionnement normal du moteur. Plutôt que de mesurer l'écoulement d'air dans le moteur, on détermine la variation de vitesse pour des tours successifs grâce à l'utilisation d'un capteur associé au vilebrequin ou d'une magnéto. Le capteur délivre un signal dans la même position de rotation du volant ou du vilebrequin du moteur pendant chaque tour du moteur et ce signal est transmis au microcontrôleur 70 o il est mesuré la période entre les signaux successifs. Les vitesses individuelles (en tours par minute t/mn) sont calculées en utilisant les durées mesurées de chaque tour. Il est évident que le

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microcontrôleur 70 est particulièrement adapté à la réalisation de la fonction de calage, mais ceci peut être fait par un circuit de synchronisation séparé si cela est souhaité. De même, le capteur destiné à délivrer le signal de position angulaire peut être procuré par de nombreux moyens bien connus, incluant des capteurs de vitesse à réluctance variable, des capteurs à effet Hall, des compteurs de tours, des circuits optiques de différents

types, et des magnétos, pour en citer quelques-uns.

Pendant un fonctionnement normal même dans des conditions sans charge, il y a un ralentissement de la vitesse de rotation du vilebrequin pendant le temps non moteur de sorte que la période pour la rotation du vilebrequin pour un temps non moteur est plus grande que celle qui apparaît pendant un temps moteur. La différence entre les vitesses d'un temps moteur et d'un temps non moteur est appelée ici delta de vitesse, et il peut y avoir deux calculs de delta de vitesse pour un temps moteur donné, c'est-à-dire un déterminé pour le temps non- moteur précédent et également pour le temps non-moteur suivant ou successif. Selon un aspect important de la présente invention, pour chaque temps moteur, le delta de vitesse est calculé

pour le temps non-moteur précédent ainsi que le temps non-

moteur suivant, et le delta de vitesse le plus grand est utilisé par le système. Il s'est avéré extrêmement souhaitable d'utiliser le delta de vitesse le plus grand dans le but de déterminer le signal d'écoulement d'air. En fonction du type de condition transitoire qui peut être subi, le delta de vitesse pour le temps non-moteur précédent est parfois utilisé tout comme le delta de

vitesse pour le temps non-moteur successif.

Pendant le fonctionnement du système de la présente invention, l'organigramme représenté sur la figure 3

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indique les processus qui sont mis en oeuvre dans le microcontrôleur en utilisant les signaux du capteur de vilebrequin ou de déclenchement de magnéto qui sont utilisés pour réaliser la fonction de calage. Ainsi, l'interruption de déclenchement se produit (bloc 100) et la vitesse du moteur est calculée (bloc 102) et subit un filtrage passe-haut (bloc 103). A ce stade, la nouvelle vitesse mesurée est comparée à la vitesse précédente (bloc 104). Si la nouvelle vitesse est inférieure à la dernière vitesse, le delta de vitesse est alors calculé pour une vitesse de temps moteur et une vitesse de temps suivant (blocs 106, 108) et le signal d'écoulement d'air supposé est alors calculé et filtré (bloc 110). Si la nouvelle vitesse est plus grande que la dernière vitesse (bloc 104), le delta de vitesse est alors calculé pour le temps moteur et le temps précédent (blocs 112, 114) et le signal d'écoulement d'air supposé est calculé et filtré (bloc 116). A partir de ces deux calculs, le plus grand signal est choisi (bloc 118) pour servir dans la détermination de la quantité de carburant à appliquer au moteur en utilisant

une table de consultation.

On a pu noter que le calcul du delta de vitesse le plus grand intervient avec le calcul du delta de vitesse de temps non-moteur précédent dans certaines conditions

transitoires et avec le delta de vitesse de temps non-

moteur suivant pour d'autres conditions transitoires. Ceci est représenté sur les figures 5 à 9 qui sont des diagrammes de variations de vitesse pendant des temps moteurs et non-moteurs successifs pour différentes conditions transitoires. Plus particulièrement, la figure 5 illustre comment la vitesse change pour une condition transitoire o l'angle de papillon des gaz augmente momentanément, l'écoulement d'air augmente momentanément et la charge de sortie sur le vilebrequin est constante. Le il 2780448

delta de vitesse pour le temps moteur et le temps non-

moteur précédent conduit à la valeur la plus grande et est utilisé dans le signal d'écoulement d'air qui est déterminé. En référence à la figure 6, la condition transitoire illustrée est celle o le papillon des gaz est totalement fermé, momentanément, avec l'écoulement d'air qui cesse momentanément, alors que la charge sur le vilebrequin reste constante. Dans cette condition transitoire, le delta de vitesse est le même pour les deux calculs. En référence à la figure 7, la condition transitoire est celle o l'angle de papillon des gaz diminue momentanément, l'écoulement d'air diminue

momentanément et la charge de vilebrequin reste constante.

Dans cette condition transitoire, il est indiqué que le delta de vitesse est le plus grand avec le temps non-moteur suivant. En se référant à la condition transitoire représentée sur la figure 8, il s'agit d'un angle de papillon des gaz constant, d'un écoulement d'air constant mais avec une charge de sortie appliquée sur le vilebrequin qui diminue momentanément. Dans ce cas, le delta de vitesse le plus grand apparaît avec le temps moteur et le temps non-moteur précédent. Dans la condition transitoire associée au diagramme de la figure 9, l'angle de papillon des gaz est constant, l'écoulement d'air est constant et la charge de sortie croissante est momentanément accrue. Dans ce cas, le delta de vitesse le plus grand est celui qui est déterminé à partir du temps moteur et du temps non-moteur suivant. D'après les diagrammes qui précèdent, il importe visiblement de considérer les deux delta de vitesse par rapport à un temps moteur afin de s'assurer que du carburant suffisant est délivré au moteur. Si un seul delta de vitesse était calculé par rapport au temps moteur, un signal d'écoulement d'air réduit pourrait alors être

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déterminé, qui, en se référant à la table de consultation, n'aurait pas pour résultat de délivrer suffisamment de carburant au moteur, ce qui pourrait alors avoir pour résultat un fonctionnement irrégulier du moteur. En choisissant le plus grand des delta de vitesse pour chaque temps moteur, le moteur est assuré d'avoir un rapport carburant/air suffisamment riche pour assurer un

fonctionnement régulier du moteur.

Selon un aspect important de la présente invention, on sait d'une manière générale que des variations de vitesse d'un moteur sont provoquées par des variables à basse fréquence ainsi qu'à haute fréquence. Le contenu en fréquence de la variation de vitesse est représenté sur la figure 10 avec les grands changements verticaux indiqués par le trait 120 représentant une variation à basse fréquence qui peut être provoquée par des changements tels qu'un mouvement du papillon des gaz aléatoire provoqué par un régulateur mécanique de commande de vitesse et le mécanisme associé, par exemple. On pense que la variabilité de la fréquence la plus grande est due à la variabilité dans la combustion provoquée par la turbulence, la préparation du mélange et équivalent, en plus du delta de vitesse induit par la combustion cyclique et la charge de l'arbre. Une amélioration de la fidélité du signal d'écoulement d'air peut être obtenue par un premier filtrage passe-haut des échantillons de vitesse avant de calculer le delta de vitesse. Il a été constaté que l'information de delta de vitesse est contenue dans la composante de fréquence qui se trouve à la moitié de la fréquence de rotation. L'amplitude du delta de vitesse est directement liée à l'amplitude de cette composante. Ainsi, si le filtre est déclenché à chaque tour du moteur, et que la fréquence de coupure du filtre passe-haut est d'un quart de la fréquence d'échantillonnage (la fréquence d'échantillonnage est égale à la fréquence de rotation), la composante correspond alors à la moitié de la fréquence

d'échantillonnage, et le delta de vitesse sera obtenu.

Ainsi, le delta de vitesse est obtenu en prenant la différence entre les échantillons de vitesse à filtrage passe-haut. Selon encore un autre aspect important de la présente invention, le signal d'écoulement d'air qui est utilisé pour lire la cartographie d'une table de consultation pour l'écoulement de carburant est certainement proportionnel au plus grand des deux delta de vitesse qui sont calculés pour un temps moteur donné quelconque, et le signal d'écoulement d'air est ajusté ou compensé pour l'inertie du moteur. Plus particulièrement, l'équation suivante est utilisée pour déterminer le signal d'écoulement d'air: (delta vitesse) * facteur d'inertie Signal d'écoulement d'air = durée du cycle le plus récent Le facteur d'inertie est un facteur de compensation qui est déterminé pour chaque type de moteur pour lequel le système de gestion de moteur est utilisé. Une plage de facteurs d'inertie est déterminée en laboratoire. A partir de cette plage, une valeur peut être automatiquement choisie sur le terrain. Plus particulièrement, les facteurs d'inertie peuvent être déterminés en laboratoire en testant chaque type de moteur. Par type de moteur, on entend identifier le fabricant, la puissance en chevaux du moteur et toutes les configurations spécifiques qui affectent l'inertie de rotation ou de système du moteur. Par exemple, une plage peut être déterminée pour un moteur de 25 ch (environ 19 Kw) d'un fabricant particulier, qui est très

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probablement différente de celle du moteur de 50 ch (environ 37 Kw) du même fabricant. Toutefois, une fois que la plage pour un moteur particulier a été déterminée, celle-ci peut être placée dans une mémoire associée au microprocesseur et peut être utilisée pour déterminer le

signal d'écoulement d'air à partir de l'équation ci-dessus.

Pour déterminer la plage de facteur d'inertie, il est préférable qu'un moteur soit testé en laboratoire dans des conditions de charge variables avec des conditions de fonctionnement prédéterminées. Plus particulièrement, un moteur est de préférence relié à un dynamomètre à frein à eau ayant une inertie négligeable. Le moteur tourne dans des conditions de fonctionnement prédéterminées standards par exemple à plein gaz (WOT) avec une vitesse de moteur de 2800 tours par minute. Bien sûr, d'autres vitesses de fonctionnement peuvent être utilisées, du moment qu'elles peuvent être maintenues avec les variations qui sont prescrites. De ce point de vue, le delta de vitesse est mesuré sur le moteur et enregistré. L'essai est répété avec un seul disque d'inertie relié au vilebrequin. Il en résulte un delta de vitesse diminué correspondant à une inertie accrue. Un deuxième disque est alors également ajouté au vilebrequin et l'essai est à nouveau répété avec pour résultat un delta de vitesse encore réduit

correspondant à une inertie qui est toujours plus grande.

Les signaux d'écoulement d'air sont alors calculés avec les facteurs d'inertie établis à 1, et avec l'inertie de base, par exemple, le signal d'écoulement d'air est calculé comme étant de 100. Avec un seul disque, il a été calculé à 73 et avec deux disques, il a été calculé à 56. Du fait que le

moteur fonctionne au même point de fonctionnement, c'est-à-

dire plein gaz à 2800 tours par minute, les signaux d'écoulement d'air devraient être les mêmes. Ceci peut être réalisé en ajustant le facteur d'inertie. Ainsi, le facteur

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d'inertie pour la ligne de base est aussi fixé à " 1 ", et pour le disque unique, le facteur d'inertie est multiplié par le rapport de 100/73 ou 1,34. D'une manière similaire, pour deux disques, le facteur d'inertie est multiplié par le rapport de 100/56 ou 1,79. Ceci a pour résultat que le

signal d'écoulement d'air est à 100 pour les trois essais.

On souhaite que le signal d'écoulement d'air soit utilisé comme la variable dans une table de consultation afin de commander le système d'injection de carburant de sorte que des quantités correctes de carburant soient injectées dans le moteur à tous les points de fonctionnement qui ont été étalonnés avec l'inertie de base. Pour un moteur donné, il est souhaitable d'ajuster automatiquement le facteur d'inertie par rapport à ces trois essais d'inertie sur le terrain. Il a été trouvé qu'un algorithme peut être mis en oeuvre périodiquement afin de fournir une interpolation précise de la plage de facteurs d'inertie de façon à compenser des variations dans chaque moteur qui a été fabriqué, ou des variations qui apparaissent avec le temps lorsque le moteur fonctionne sur

le terrain.

Bien qu'il s'agisse d'une question de choix, le réglage automatique du facteur d'inertie peut être fait chaque fois que le moteur est démarré ou bien il peut être réalisé sur la base de quelques autres critères ce qui aura pour conséquence un réglage moins fréquent. La mesure automatique est faite à un certain point de fonctionnement stable, de préférence lorsque le moteur est chaud dans des conditions d'absence de charge, et à une vitesse de 2800tours par minute par exemple.

Il est également souhaitable d'effectuer un calcul d'écart-type sur les échantillons de vitesse concernant la détermination de l'inertie de base en laboratoire ainsi que sur les échantillons de vitesse concernant l'essai avec un seul disque et deux disques fixés. Il en résulte des valeurs d'écart-type, par exemple, pour l'inertie de moteur

de base sans charge et à 2800 tours d'une valeur de 30.

Avec le disque unique appliqué sur le vilebrequin dans les mêmes conditions sans charge et de vitesse, on obtient une valeur d'écart-type de 20, et pour les deux disques appliqués sur le vilebrequin au même point de

fonctionnement, on obtient une valeur d'écart-type de 10.

Etant donné les valeurs d'écart-type qui ont été obtenues en laboratoire, la table suivante sera le facteur d'inertie correspondant aux valeurs d'écart-type établies ci-dessus: Ecart-type de vitesse Facteur d'inertie mesurée utilisé

1

1,34

1,79

Ainsi, si l'écart-type de vitesse mesurée sur le terrain est de 15, par exemple, le facteur d'inertie utilisé par cette procédure automatique est alors une interpolation calculée comme suit:

1,34-(20-15)*(1,34-1,79)

Facteur d'inertie utilisé = 20-10 = 1,57 -10 Il a été constaté que, en contôlant la densité spectrale de puissance ou le contenu en fréquence des données pour les cas d'inertie de base du moteur, d'inertie de base du moteur avec un disque et d'inertie de base du moteur avec deux disques, cela montre que la donnée se compose en fait d'une part à la fois de basse fréquence et

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de haute fréquence, avec la distribution ou largeur des données relatives à la fréquence plus élevée qui varie en sens inverse de la quantité d'inertie du système. Une mesure précise de l'écart-type dans le but de compenser en inertie le signal d'écoulement d'air peut être obtenue par filtrage passe-haut des données de vitesse avec un filtre numérique ayant une fréquence de coupure d'approximativement 10 Hz, bien qu'elle puisse être dans la plage de 5 à 30 Hz. Ainsi, la compensation automatique du facteur d'inertie peut être réalisée sur le terrain en accumulant un certain nombre d'échantillons de vitesse et en réalisant un calcul d'écart-type de ces échantillons filtrés afin d'obtenir l'écart-type de vitesse mesurée et ceci peut être utilisé pour interpoler le facteur

d'inertie.

Les échantillons de vitesse sont mesurés à chaque tour et le nombre d'échantillons sur la base duquel on fait le calcul d'écart-type peut varier considérablement, un nombre plus grand étant statistiquement plus fiable. De ce point de vue, il est prévu que l'on puisse utiliser aussi peu que 20 échantillons ou autant que 2000. Il n'est pas nécessaire d'accumuler les échantillons sur une période de temps très courte du fait que le réglage du facteur d'inertie par défaut n'est pas essentiel pour le fonctionnement du moteur, mais l'améliorera une fois que le réglage a été fait. La valeur par défaut assure un rapport carburant/air riche jusqu'à ce que le facteur d'inertie

soit ajusté.

L'organigramme pour l'ajustement du facteur d'inertie est représenté sur la figure 4 et commence avec le microprocesseur qui est mis en marche une fois que le moteur a été démarré (bloc 130). Le temps depuis que le moteur est démarré est enregistré et le facteur d'inertie est réglé à la valeur par défaut (bloc 132). Le processeur

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note alors si le temps depuis le démarrage est plus grand que le " temps permettant l'apprentissage ", si la vitesse moyenne est supérieure à la " vitesse minimum " et inférieure à la " vitesse maximum " (bloc 134), et si l'écoulement d'air supposé est inférieur à " l'écoulement d'air maximum pendant l'apprentissage ". Si toutes ces conditions sont rencontrées, les échantillons sont alors accumulés et filtrés (bloc 136). Une fois que le filtrage a été réalisé, la vitesse filtrée est stockée (bloc 138) et le processeur effectue un calcul d'écart-type sur les échantillons (bloc 140). Le processeur compare alors l'écart-type à un calcul d'écart-type pour les différentes inerties qui ont été mesurées dans les essais en laboratoire et l'inertie relative est ainsi déterminée (bloc 142). Ceci est alors utilisé pour interpoler un facteur d'inertie en interpolant ceux qui ont été collectés en laboratoire et correspondant aux différentes inerties

(bloc 144) et un facteur d'inertie résultant est déterminé.

Bien que le facteur d'inertie qui a été décrit soit particulièrement adapté à une utilisation pour délivrer le signal d'écoulement d'air qui est utilisé pour déterminer l'écoulement de carburant, il est évident que le facteur d'inertie peut être utilisé pour mettre en oeuvre un régulateur électronique par exemple, de sorte que le système de commande de vitesse de moteur soit moins sujet à un dépassement ou sous- dépassement indésirable lorsque des

corrections de vitesse sont faites.

D'après la description précédente, il est à noter que

le système de gestion de moteur de la présente invention présente de nombreux attributs souhaitables. Le système a pour résultat un fonctionnement fiable et régulier d'un moteur du fait qu'il utilise le plus grand des deux calculs de delta de vitesse qui sont obtenus à partir du filtrage des échantillons de vitesse, et mesure également de façon fiable l'inertie du système du moteur de sorte qu'un facteur d'inertie peut être utilisé pour compenser le delta de vitesse. Ceci a pour résultat une valeur de signal d'écoulement d'air corrigée qui peut être utilisée comme variable dans une table d'écoulement de carburant de sorte que le système d'injection de carburant peut délivrer la

quantité correcte de carburant pendant le fonctionnement.

Bien que différentes formes de réalisation de la présente invention aient été représentées et décrites, il va de soi que d'autres modifications, substitutions et variantes sont évidentes pour un homme du métier. Ces modifications, substitutions et variantes peuvent être réalisées sans sortir du concept inventif et de la portée

de l'invention.

Le moteur peut être du type possédant un carburateur variable de manière électronique afin de délivrer du carburant à la chambre de combustion, le signal de système de carburant commandant la quantité de carburant qui est

délivrée au moteur par ledit carburateur.

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Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour générer un signal de sortie pour la commande d'un paramètre de fonctionnement d'un moteur à combustion interne ayant une chambre de combustion (10), un vilebrequin rotatif (22), le moteur étant du type qui a un tour de temps non-moteur et de temps moteur alternés, du carburant étant délivré à et allumé dans la chambre de combustion du moteur (10) pendant les tours de temps moteur, ledit dispositif étant caractérisé par: - des moyens (56) destinés à déterminer la vitesse de moteur cyclique pour des tours du moteur sélectionnés; - des moyens (40, 70) destinés à déterminer une valeur de différence entre la vitesse de moteur cyclique de l'un desdits tours de temps non-moteur et la vitesse de moteur cyclique d'un tour de temps moteur successif et une valeur de différence entre la vitesse de moteur cyclique desdits tours de temps moteur et la vitesse de moteur cyclique d'un tour de temps non moteur successif; et - des moyens (40, 70) destinés à générer le signal de sortie en fonction de la plus grande desdites

valeurs de différence déterminées.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que trois tours de moteur successifs dont l'un est un tour de temps moteur sont sélectionnés, une valeur de différence de vitesses de moteur cycliques dudit tour de temps moteur et du tour de temps non-moteur précédent et une valeur de différence de vitesses de moteur cycliques dudit tour de temps moteur et du tour de temps non-moteur suivant étant déterminées et le signal de sortie étant généré en fonction de la plus grande desdites valeurs de

différence déterminées.

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3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de vitesse de moteur cyclique comportent des moyens de détection (56) adaptés à détecter le vilebrequin (22) dans une position angulaire prédéterminée pendant sa rotation et à générer un signal en réponse à cela, et des moyens de chronométrage (70) destinés à mesurer la période entre des signaux générés de manière successive pendant des tours de

moteur successifs.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (56) comportent un capteur de vitesse à réluctance variable relié de manière

opérationnelle audit vilebrequin.

5. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel

lesdits moyens de détection comportent une magnéto.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que les moyens de détermination de valeur

de différence comportent un microprocesseur (70).

7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5,

dans lequel lesdits moyens de chronométrage comportent un

microprocesseur (70).

8. Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisé par des moyens destinés à

déterminer un facteur d'inertie de système qui est indicatif de l'inertie de rotation du moteur, le signal de sortie généré étant fonction de la plus grande desdites valeurs de différence déterminées et de l'inertie de

système déterminée du moteur.

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9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que le moteur a un système d'injection de carburant destiné à délivrer du carburant à la chambre de combustion, le paramètre de fonctionnement correspondant à l'écoulement d'air d'admission du moteur, ledit dispositif comprenant en outre des moyens destinés à déterminer la quantité de carburant devant être délivrée à la chambre de combustion qui est au moins partiellement une fonction

dudit signal de sortie.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la valeur de l'écoulement d'air est une fonction dudit signal de sortie multiplié par ledit facteur d'inertie divisé par la période de temps déterminée le plus récemment.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en outre par des moyens de filtrage, ledit facteur d'inertie étant proportionnel à une analyse statistique d'une pluralité d'échantillons filtrés de vitesse de moteur mesurée.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtrage sont constitués par des moyens de filtrage numériques, ladite analyse statistique comporte le calcul d'une valeur d'écart-type de vitesse sur lesdits échantillons après avoir traité lesdits échantillons à l'aide desdits moyens de filtrage numérique afin de laisser passer uniquement la part de vitesse variable à haute fréquence au-dessus d'une fréquence prédéterminée durant le fonctionnement du moteur dans des

conditions de fonctionnement stabilisées.

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13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite fréquence prédéterminée se trouve dans une

plage allant d'environ 5 Hz à environ 30 Hz.

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites conditions de fonctionnement stabilisées correspondent à un fonctionnement du moteur à une vitesse prédéterminée, sans application de charge et une fois que

le moteur a été chauffé.

15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à

14, caractérisé en ce que ledit facteur d'inertie est déterminé en utilisant ladite valeur calculée d'écart-type afin de réaliser une interpolation d'un certain nombre de valeurs d'écart-type de vitesse qui ont été déterminées précédemment, chaque valeur d'écart-type déterminée précédemment étant déterminée dans des conditions de

fonctionnement prédéterminées.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdites valeurs d'écart-type déterminées précédemment sont mesurées dans trois conditions de fonctionnement prédéterminées, avec chacune des trois conditions de fonctionnement ayant une valeur de masse différente appliquée de manière opérationnelle sur le

vilebrequin de moteur.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'une desdites valeurs de masse est nulle, une autre est celle qui est fournie par un disque métallique fixé sur ledit vilebrequin, et la troisième est celle qui est fournie par deux disques métalliques fixés sur ledit vilebrequin.

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18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le facteur d'inertie pour ladite valeur de masse nulle est de 1, et lesdites conditions de fonctionnement comprennent en outre le fait de faire fonctionner le moteur à une vitesse prédéterminée et plein gaz.

19. Dispositif selon la revendication 18 caractérisé en ce que la vitesse prédéterminée élevée correspond à un

fonctionnement plein gaz.

20. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 19,

caractérisé en ce que ledit signal de sortie est proportionnel à l'amplitude de l'écoulement d'air dans le moteur et lesdits moyens de détermination de valeur de différence comportent un microprocesseur, ledit microprocesseur ayant des moyens de mémoire adaptés à stocker des valeurs d'une table de consultation afin de déterminer la valeur d'un signal de système de carburant qui commande la quantité de carburant qui est délivrée au

moteur.

21. Dispositif selon l'une des revendication 19 ou , caractérisé en ce que le moteur est du type possédant un système d'injection de carburant (28) et ledit signal de système de carburant commande la quantité de carburant qui est délivrée à la chambre de combustion par le système

d'injection de carburant.

22. Dispositif selon l'une des revendications 19 ou

20, caractérisé en ce que le moteur est du type possédant un caburateur variable de manière électronique afin de délivrer du carburant à la chambre de combustion, ledit signal de système de carburant commande la quantité de

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carburant qui est délivrée au moteur par ledit caburateur

variable de manière électronique.

23. Procédé pour générer un signal de sortie qui commande un paramètre de fonctionnement d'un moteur à combustion interne du type qui a un système de fonctionnement du moteur qui comprend des moyens de traitement ayant des moyens de mémoire, des moyens de détection de vitesse du moteur, le moteur étant du type qui a des tours de temps moteur et non moteur alternés, du carburant étant délivré à une chambre de combustion pour allumage pendant le tour du temps moteur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - déterminer la vitesse de moteur cyclique pour des tours de moteur sélectionnés; - déterminer une valeur de différence entre la vitesse de moteur cyclique d'un tour de temps moteur et les vitesses de moteur cyclique des tours de temps non moteur précédent et suivant; - déterminer la plus grande des valeurs de différence déterminées précédentes; - déterminer une valeur d'inertie de système qui est indicative de l'inertie de rotation du moteur; - générer un premier signal en fonction de ladite plus grande valeur de différence déterminée; et générer ledit signal de sortie en modifiant ledit premier signal par un facteur qui est une fonction de

ladite valeur d'inertie de système.