FR2478211A1 - Installation d'allumage pour moteurs a combustion interne - Google Patents

Abstract

A.INSTALLATION D'ALLUMAGE POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. B.INSTALLATION CARACTERISEE EN CE QUE L'UN DES FLANCS DU SIGNAL DE L'INDICATEUR DECLENCHE A LA FOIS LE PROCESSUS DE COMPTAGE DE LA VALEUR NUMERIQUE DEPENDANT DE LA VITESSE DE ROTATION ET L'OUVERTURE DU COMMUTATEUR ELECTRONIQUE 21, LA VALEUR NUMERIQUE DE DECLENCHEMENT ETANT ETABLIE PAR DES PROCESSUS PERIODIQUES DE COMPTAGE EN AVANT ET EN ARRIERE, LES PROCESSUS DE COMPTAGE EN AVANT AYANT UNE DUREE CONSTANTE ET LES PROCESSUS DE COMPTAGE EN ARRIERE ETANT DETERMINES PAR LA DUREE DE PASSAGE DU COURANT A TRAVERS LA BOBINE D'ALLUMAGE 23 AU-DESSUS D'UNE VALEUR DU COURANT SUSCEPTIBLE D'ETRE DEFINIE. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MOTEURS D'AUTOMOBILES.

Description

Z47821 Z

L'invention part d'tune installation d9allumage pour moteurs a combustie. on interne, avec une bobine dtallumage dans le circuit de courant primaire de laquelle est branché un

commutateur électronique et dans le circuit de courant secondai-

re de laquelle est branchée au moins une section d'allumage,

avec un dispositif de réglage de l'angle de fermeture pour ré-

gler les temps de commutation du commutateur électronique en

fonction de signaux d'tun indicateur ditinstant d'allumage, dis-

positif dans lequel des valeurs numériques dépendant de la vi-

tesse de rotation sont périodiquement établiez et, en étant eha-

que foie commandées par un flanc d'un signal de l'indicateur, sont comptées dans un dispositif de comptage, le commutaweue électronique étant alors fermé lorsqu'tune valeur numérique de

déclenchement msfceptible d'être définie est atteinte.

De telles installations d'allumage sont connues par exemple par les documents DE=08 2 746 885, DE-0 2 850 113 ou bien DE-08 2 850 115. le réglage de l'angle de fermeture de ces installations d'allumage conues repose certes également sur le principe d'établir un état de comptag en fonction du passage du courant primaIre à travers la bobine d'allumage ce

passage du courant influençant également le processus de comp-

tage pour la détermination du début du temps de fermeture. les

réglages connus de l'angle de fermeture ont toutefois an com-

mun l'inconvénient de nécessiter un signal d'indîicateur, ou bien un signal de sortie d'un calculateur d'allumage, présentant un rapport impulsionnel détermin. Les deux flancs sont utilisés pour la détermination de l'angle de fermeture. Ceci présente

l'inconvénient que, dne part, des indicateurs ou des calcu-

lateurs dtallmage coûteux sont nécessaires, car la précision des deux flancs d'un tel signal l'un par rapport à l'autre, est déterminante pour la précision du temps de fermeture ainsi établi,

Par ailleurs, il est souvent difficile, surtout pour des mo-

teurs à combustion interne à plusieurs oylindres, de réaliser une adaptation convenable du rapport impulsionnel du signal de

commande au rapport impulsionnel nécessaire du dispositif de com-

mande d'angle de fermeture, Souvent, dans ce cqs, pour diffé-

rents types de moteurs à combustion interne, non seulement lin-

dicateur mais aussi le circuit d'exploitation, doivent être

dimensionnées à nouveau.

L'invention a pour but de remédier à ces incon-

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vénients et concerne à cet effet, une installation caractérisée en ce que l'un des flancs du signal de l'indicateur déclenche à

la fois le processus de comptage de la valeur numérique dépen-

dant de la vitesse de rotation et l'ouverture du commutateur électronique, la valeur numérique de déclenchement étant établie par des processus périodiques de comptage en avant et en arrière, les processus de comptage en avant ayant une durée constante et les processus de comptage en arrière étant déterminés par la durée de passage du courant à travers la bobine d'allumage

au-dessus d'une valeur du courant susceptible d'être définie.

L'installation d'allumage conforme à 1' invention définie ci-dessus présente par rapport aux solutions connues l'avantage que pour la commande du dispositif de réglage de l'angle de fermeture, on peut utiliser des indicateurs sans

rapport impulsionnel fixe déterminé. Par exemple, on peut uti-

liser à cet effet le signal d'un indicateur unipolaire de Wiegand.

En outre, l'télectronique peut étre mise en oeuvre pour tous

les types de moteurs à combustion interne.

D'autres caractéristiques de l'invention permet-

tent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliora-

tions de l'installation d'allumage définie ci-dessus.

On obtient un réglage dynamique d'une valeur particulièrement élevée en superposant le signal de sortie du

dispositif de réglage de l'angle de fermeture au signal de sor-

tie de l'indicateur dI'angle ou bien du calculateur d'allumage commandant ce dispositif, dans la mesure oh cet indicateur on

ce calculateur comporte un petit rapport impulsionnel de com-

mande convenant comme angle de fermeture de base. Il peut être

en outre prévu de façon simple, dans le circuit de courant pri-

maire de la bobine d'allumage, une coupure du courant de repos et un dispositif de commande pour un temps minimal d'ouverture

du commutateur électronique.

L'invention va être décrite plus en détail en se référant à deux exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-Joints, dans lesquels: - la figure 1 est uh exemple de branchement d'un premier exemple de réalisation, - laà figure 2 montre une partie essentielle d'un exemple de branchement du second exemple de réalisation, - la figure 3 est un diagramme de signaux pour expliquer le fonctionnement du premier exemple de-réalisation,

- la figure 4 représente une courbe caractéris-

tique de réglage d'allumage pour expliquer la différence entre

le premier et le second exemple de réalisation.

Dans le cas du premier exemple de réalisation représenté sur la figure 1, un dispositif indicateur 10 relié à l'arbre de vilebrequin d'un moteur à combustion interne, est

raccordé à un calculateur d'allumage 11, connu en soi, qui dé-

termine l'instant d'allumage en fonction de paramètres (par exem-

ple la pression p. la vitesse de rotation n, la température T).

Le dispositif indicateur 10 peut, par exemple être un indicateur inductif, un indicateur optique, un indicateur de Hall ou bien

un indicateur de Wiegand. L'indicateur utilisé n'a besoin de dé-

livrer pour chaque cycle qu'un seul flanc de signal. De ce fait, ce dispositif indicateur peut être par exemple un indicateur unipolaire de Wiegand. le calculateur d'allumage 11 peut par

exemple être constitué conformément au document DE-3OS 2 851 336.

La sortie du calculateur d'allumage 11 est re-

liée par l'intermédiaire d'une borne 12 avec l'entrée de remise à zéro R d'un compteur de vitesse de rotation 13, ainsi qu'avec

les entrées de positionnement S d'un compteur de temps d'ouver-

ture 14 et d'un compteur de limitation 15. Un oscillateur 16, utilisé comme générateur de cadence de comptage, est relié aux entrées de cadencement 0 des trois compteurs 13 à 15, ainsi 4u'à un quatrième compteur 17 branché sous la forme de compteur de réglage. Les sorties de comptage des compteurs 14, 17 sont reliées par l'intermédiaire d'un comparateur numérique 18 avec une entrée d'une porte BT 19, dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur 20 avec l'entrée de commande d'un commutateur électronique 21. La section de commutation de

ce commutateur électronique 21, une résistance de mesure du cou-

rant 22 ainsi que l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage 23, constituent un branchement en série monté entre la masse et une source de tension d'alimentation 24. Dans le circuit de courant secondaire de la bobine d'allumage 23, est branchée une section d'allumage 25 qui, dans le cas d'un moteur à combustion

interne, revêt habituellement la forme de bougies d'allumage.

Dans le cas o il y a plusieurs bougies d'allumage, il peut être prévu de façon en soi connue, une répartition mécanique ou électronique de la haute tension. Pour limiter le courant 3.-

4.- 2478211

primaire un dispositif de réglage de courant 26, connu par exem-

ple à partir du document DE-OS 2 232 220, est relié à la résis-

tance 22 de mesure du courant et agit sur l'amplificateur 20. En

outre, la chute de tension obtenue sur la résistance 22 de me-

sure du courant est appliquée par l'intermédiaire d'un compara- teur de valeur de seuil 27 à l'entrée de comptage en arrière (bas) du compteur 17. L'entrée de comptage vers l'avant (haut)

du compteur 17 est reliée à la sortie d'un organe de temporisa-

tion 28 déclenché par la sortie de la porte ET 19.

Les sorties de comptage du compteur de vitesse de rotation 13, sont reliées aux entrées de comptage du compteur

de temps d'ouverture 14, ainsi qu'à un étage 29 à valeur numé-

rique de seuil, qui peut 8tre, soit un comparateur numérique, soit être constitué comme un dispositif de porte. TLa sortie de l'étage 29 à valeur de seuil est reliée à une autre entrée de la porte ET 19, ainsi qu'avec l'entrée de blocage (B.E, Enable)

du compteur 13.

les entrées de comptage du compteur de limita-

tion 15, sont de préférence alimentées par un càblage fixe avec une valeur numérique fixe X. Les sorties de comptage de ce

compteur 15, sont reliées par l'intermédiaire d'une porte NON-

0U 30, mise en oeuvre comme détecteur 0, avec une autre entrée de la porte ET 19, ainsi qu'avec l'entrée de blocage (E) du

compteur 15.

Dans le cas dû second exemple de réalisation

représenté sur la figure 2, les éléments constitutifs coinci-

dant avec ceux de la figure 1 sont munis des mêmes signes de ré-

férence. La figure 2 montre seulement une extension par rap-

port à la figure 1. Par ailleurs, les parties constitutives de

la figure 1 subsistent. Entre la porte ET 19 et l'amplifica-

teur 20, est branchée une porte OU 31 dont la seconde entrée est reliée avec la sortie d'une porte ET 32. La première entrée

de cette porte ET 32 est reliée à la borne 12 et sa seconde en-

trée est reliée par l'intermédiaire d'un étage à valeur de seuil

33 avec les sorties de comptage du compteur de vitesse de rota-

tion 13.

Le mode de fonctionnement du dispositif de réa-

lisation représenté sur la figure 1 va être expliqué en se ré-

férant auixdiagrammes de signaux représentés sur la figure 3. Par

l'intermédiaire du dispositif indicateur 10, un signal d'indi-

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cateur UIO est engendré sur la base duquel dane le calculateur d'llumage 11, est ddterminê 'm signal dallumage Uli d6ca par rapport au signal précédent, les siSnau UIO, Ul I comportent sur la représentation, un rapport impul*zioznel détermin m ais ce rapport impulîiormel n'est pas nécessaire dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 1, car seul le flane arriîèe du signal UI grace auquel linestant deallumage est fixî, est utilisé pour la détermination du début du temps de fermeture, De ee fait, dee indic.tenrs d'in'teats d'allumage

quelconques, (dispaositif Indicateur 10 et/ou calculateu= d'al-

lumage 11) avevc n rapport iplionnel queleonaue, ou bien avec des. impulsions ponoutelles, peuvent Stre is ean oeuvre, Par l1intermdiîire du flanc arriêro du igal U 1 P le compteur 13 eset remie à zS6ro et commen.e de nouvcau

compter vers l'avant les Lmpulsions de l9oscillateor 16, jus-

qu'à ee qi.l soit remis à %ero pe le flanc arribe sivant A 3Winstant d'Un flJAzu arribre d'un úiîm'al 9 11.- me valeiar numéiexaque actuelle dépendant de la v tese de rotatione el aiïei prsentoe dan le eompte ur 13 e ces'tç, taut tene-4 rée peu avat la remise à z6ro dans le cOa r 14 O elle f-, d&ocmptée aeje les mS.ee iplsions de cop'o-bage Grâce à LIrl organces de tsp rstio appropri mo priseut4s plus en détail l faut natur el!caent veiller h ec que le trefzt das le compteur 14 aeeffectze avant la rerize à zéro du compne-r 13. Si la vitesae de rotaion reste cowtanteo l!tat de fin de comptage daus le comptaux 14, vavnt um nouveau positionnement, sera le mimle quze dans la période praécdenteg à savoir '"0. Dans

le comparateur 18, '16tat "e comptage du compteur 14 est com-

pare avec l'état de comp e de. ompteue 17 et un signal de sor-

tie set engendré lorsque l!état de comptage Z?7est up6rieur à l'état de eomptage 314, Par l'intermédiaire de ce signal de sortie du eompAratenrg le commutate'ur électronque 21 est fermé par l'Interm6diaire de la porte ET 19 et de l'amplificao

teur 20, grace à quoi un courant primaire Ip commence à cir-

cule9r, et, en outre, l'organe de temporisation 26 est déclenehé grace à quoi pendant son temps de maintien, mu processus de comptage vers l'avant s 'effectue dans le compteur 17. Aprèa le

temps de maintien, l'état de comptage Z17 reste à nouveau cons-

tant, Jusqu'à ce que la valeur de seuil S27 du comparateur 27 à valeur de seuil, soit atteinte par la chute de tension sumr la résistance 22. A partir de ce moment, le compteur 17, à la suite d'un signal U27, est commuté sur "comptage en arrière", jusqu'à ce que le courant Ip à l'instant d'allumage, revienne à zéro. Si la vitesse de rotation reste constante (les deux premiers cycles représentés) le compteur de réglage 17 atteint alors après chaque processus de comptage en avant/en arrière, à nouveau sa valeur initiale. Le temps de maintien de l'organe de temporisation 28 correspond dans ce cas, environ à 20-30 % du temps de charge de la bobine d'allumage 23. Dans le cas

représenté, le processus de comptage s'effectue dans le comp-

teur 17 avec la même fréquence de comptage. Si l'on vut obte-

nir une intervention plus forte ou plus faible de la régula-

tiont on peut, bien entendu, choisir une autre fréquence de

comptage. Dans le troisième cycle représenté, la valeur de cou-

rant atteinte Ip est plus réduite, par suite d'une accélération.

Comme la valeur de seuil 827 n'est pas atteinte, aucun proces-

sue de comptage en arrière ne s'effectue dans le compteur 17,

grâce à quoi le seuil d'enclenchement pour le comparateur numé-

rique 18, est décalé vers des vaLeurs plus élevées, c'est-à-dire que cette valeur est atteinte plus précocement dans le cycle suivant par le compteur de temps d'ouverture, grace à quoi le

temps de fermeture est augmenté. De la sorte, le temps de fer-

meture est corrigé par l'intermédiaire du compteur de réglage 17. Cette correction s'effectue naturellement, non seulement lors d'une accélération, mais également par exemple dans le cas d'une chute de la tension de batterie qui a également pour conséquence, une réduction du courant primaire Ip, ou bien dans le cas d'un

retard. Dans le quatrième cycle représenté, une faible accélé-

ration se produit certes encore une fois, mais un processus de réglage s'effectue déjà à nouveau dans le sens d'un temps de fermeture plus réduit, car par suite de la limitation du courant mis en oeuvre par le dispositif de réglage du courant 26, un angle de fermeture trop important est signalé qui est à son tour,

corrigé par le compteur de réglage 17.

Le compteur de vitesse de rotation 13 peut en-

core, de plus, être utilisé d'une façon simple pour la coupure

du courant de repos, c'est-à-dire pour la coupure de l'instal-

lation d'allumage lorsque la vitesse de rotation s'est abaissée audessous d'une valeur possible en fonctionnement normal. Cette vitesse de rotation très basse correspond à une valeur numérique 6.- 247821'i très élevée dans le compteur 139 qui est contenue comme valeur de seuil dans l'étage à valeur de seuil 29. Si cette valeur de seuil est atteinte, alors, par l'intermédiaire de la sortie de l'étage à valeur de seuil 29, d'une part, le compteur 13 est bloqué pour d'autres processus de comptage par lVintermédiaire de l'entrée de blocage E et simultanément la porte ET 19 est verrouillée, ai bien qu'aucun signal d'allumage ne peut parvenir

au commutateur électronique 21 à partir de la sortie du compara-

teur 18. Comme pour des raisons d'ordre dynamique, il n'est pas judicieux de régler l'angle de fermeture jusqu'aux vitesses de rotation les plus basses, le compteur de temps d'ouverture

14 peut comporter, d'une façon parfaitement judicieuse, un nom-

bre plus réduit de chiffres binaires que le compteur de vitesse de rotation 13. lia courbe caractéristique d'angle de fermeture,

représentée sur la figure 4 par une courbe en trait plein, s'a-

nalyse en conséquence comme suit s pour de très faibles vitesses

de rotation Jusqulà environ 500 révolutions par minute, la va-

leur numérique délivre -par le compteur de vitesse de rotation 13 est supérieure à la valeur numérique maximale possible dans le compteur 14. En conséquence le compteur 14 prend en compte dans chaque cycles la même valeur numérique maximale possible pour lui. le temps d'ouverture est en conséquence constant dans cette zone, ce qui pour une vitesse de rotation croissante, aboutit à une réduction de l'angle de fermeture, Dans la zone entre 500 révolutions par minute et 3500 révolutions par minute, il seffectue une régulation pure sans influence de l'étage à

valeur de seuil 29, et du compteur 15. A partir de 3500 révolu-

tions par minute, le compteur 15 commence à exercer une influen-

ce, en ce que par l'intermédiaire de ce compteur 15, un temps de fermeture minimal est assuré pour des vitesses de rotation

élevées. Ceci s'effectue en ce que le compteur 15 est position-

né par chaque flanc arrière des signaux de l'indicateur de l'ins-

tant d'allumage 10, 11, sur la valeur numérique fixe X et com-

mence à compter en arrière. A partir de 3.500 révolutions par

minute, ce processus de comptage n'est pas encore terminé, lors-

que par un signal de sortie du comparateur 18, le début du temps de fermeture est donné. lIa porte ET 19 reste toutefois bloquée, Jusqu'à ce qu'un signal de sortie soit obtenu à la porte NON-OU 30, signal par lequel la fin de comptage dans le

compteur 15 est donnée.

7.-

8.- 247821';

Bien entendu les limites de vitesses de rotation pour les trois zones décrites peuvent être modifiées-à volonté,

- c'est-à-dire adaptées aux différents types de moteurs à combus-

tion interne, par modification de la capacité du compteur ou bien de la fréquence de comptage 14, et par modification de la valeur numérique X.

Dans le cas de l'exemple de réalisation repré-

senté sur la figure 2, le signal de sortie de l'indicateur d'ins-

tant d'allumage 10 ou bien 11, est superposé par l'intermédiaire de la borne 12 au signal de sortie de la porte ET 19. Ceci n'est

bien entendu possible que lorsque ce signal de sortie de l'indi-

cateur comporte un rapport impulsionnel de commande judicieux

d'environ 20 à 35 %. Par la valeur de seuil de l'étage à va-

leur de seuil 33, on détermine au-dessous de quelle vitesse de rotation (dans l'exemple représenté, la vitesse de rotation de 480 révolutions par minute) la superposition doit être mise en

oeuvre. D'étage à valeur de seuil 33 doit à cet effet, présen-

ter un comportement bistable, c'est-à-dire qu'avec chaque flanc arrière d'un signal U 11 appliqué à la borne 12, un signal 1 est obtenu à la sortie lors du dépassement de la valeur de seuil, (correspondant au franchissement vers le bas de la vitesse de

rotation réglée). Du fait de ce signal 1, les signaux U12 peu-

vent passer la porte BT 32. Ce signal 1 reste maintenu jusqu'à ce que lors de l'un des flancs arrière suivant d'un signal Uli, la valeur de seuil soit à nouveau franchie vers le bas. Cette fonction peut également être remplie par une bascule T branchée

à la suite d'un simple étage à valeur de seuil. L'effet consis-

te en ce que, à partir de l'instant de la superposition, un angle de fermeture constant est donné par le signal U11. Ceci

est représenté par la courbe en tirets.

9,- 247821';

1.- installation d'allumage pour moteurs à com-

Luaion inte"ei, avec une bobin d'allumage dans le circuit de

eourant primaire de laquelle est branché un oom!utateur 6lectro-

niqe et dans le circuit de courant secondaire de laquelle est branchée au moins une section dallumage, avec un dispoaitif de

rêglage de ltangle de úermeture pour régler les temps de commu-

tation du commurtateur électronique en fonction des signaux d-un 2dicateur d'instant d'allumage, dispositif dans lequel des

valeurs numériques dépendant de la vitesse de rotation sont pé-

riodiquement établies et, en étant chaque flois commades par Uim flanc d'un signal de l'indicateur, sont comptées dans un dispositif de comptage, le commutateur électronique étant alors fermé lorsqu'une vleur numérique de déclenchement susceptible d'ltre définie est atteinte, installation caractêris6e en ce que l'an des llaneos du signal de lVindîcateu déclenche à la fois le processus de comptage de la valeur numérique dépendent

de la vitesse de rotation et louver e du Comtateur lectro-

Uq.e (21) la vale-te nv,imque de dle-iohomenw étant tablie par des processus priLdiques de comptage on avant et en arrikre, les precessua de comptage en avant ayant une durée constante et lez processus de comp eage on arrare etat déterinéS par la duce do passage du courant h trvjrZ la bobLe d allumage

(15) au-dessus d'une vaeeu-r d.u courant s.sceptiblo de';tre défi-

nie.

2.- Inetallation d'allumage selon la revendica-

tion. 1, caractérise en ce que les sorties du dispositif de comptage (17) pour la déterinirton de la valeur numérique de déclenchement, ainsi que les sorties du dispositif de eomptage (14) pour le comptage des valeurs numdriques dépendant de la

vitesse de rotation, sont reliées par l'intermédiaire d'un com-

parateur (18) avec le commutateur électronique (21).

3.- Installation d'allumage selon l'une quelcon-

que des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que pour la

coupure du courant de repos, les sorties deun dispositif de comp-

tage (13) pour l'établissement des valeurs numériques dépendant de la vitesse de rotation, sont reliées à un étage à valeur de seuil (29) grâce auquel# par l'intermédiaire d'un étage de porte (19), le sigrnal de commande pour le commutateur électronique

(21) est susceptible d' tre bloqué.

10.- 247821'

4.- Installation d'allumage selon l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que pour maintenir

un temps d'ouverture minimal du commutateur électronique (21) dans le cas de vitesse de rotation élevée, un dispositif de comptage (15) branché sous forme d'organe de temporisation, comp- te respectivement à partir d'un instant d'allumage un nombre fixe (X) et blaque par l'intermédiaire d'un étage de porte (19), pendant le comptage, le signal de commande pour le commutateur

électronique (21).

5.- Installation d'allumage selon l'une quelcon-

que des revendications 1 à 4, avec un indicateur d'instant d'al-

lumage fournissant au préalable un angle de fermeture de base,

installation caractérisée en ce que le signal de sortie de l'in-

dicateur d'instant d'allumage (19, 11) est superposé au signal

de commande pour le commutateur électronique (21).

6.- Installation d'allumage selon la revendica-

tion 5, caractérisée en ce que la Valeur numérique dépendant de la vitesse de rotation, est susceptible d'être appliquée à

un étage à valeur de seuil (33), grâce auquel, en cas de d6pas-

sement d'un seuil de vitesse de rotation de bas niveau, le si-

gnal de sortie de l'indicateur d'instant d'allumage (10, 11) est susceptible d'être bloque par l'intermédiaire d'un étage

de porte (32), si bien qu'aucune superposition n'a plus lieu.