FR2764004A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE IGNITION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

Abstract

Selon le procédé de commande de l'allumage d'un moteur à combustion interne, par rupture d'un courant de bobine de l'invention, on prédétermine une courbe d'évolution prévisionnelle (S0, S1, S2) du courant et on mesure, à au moins un instant, le courant réel pour modifier la courbe d'évolution prévisionnelle (S0, S1, S2) et en déterminer l'instant de rupture (Tr).According to the method of controlling the ignition of an internal combustion engine, by breaking a coil current of the invention, a predictive evolution curve (S0, S1, S2) of the current is predetermined and is measured , at at least one instant, the real current to modify the forecast evolution curve (S0, S1, S2) and to determine the instant of rupture (Tr).

Description

-1 Procédé de commande de l'allumage d'un moteur-1 Engine ignition control method

à combustion interne.internal combustion.

Le fonctionnement d'un moteur à combustion interne est lié au s séquencement des étincelles induites par des bobines dans les bougies. A chaque tour du moteur, lorsque chaque piston atteint son point mort haut de compression maximale du mélange air-carburant, l'étincelle qui jaillit commande l'explosion du mélange, qui repousse  The functioning of an internal combustion engine is linked to the sequencing of sparks induced by coils in the spark plugs. At each revolution of the engine, when each piston reaches its top dead center of maximum compression of the air-fuel mixture, the spark which springs controls the explosion of the mixture, which repels

le piston et entraîne ainsi le moteur.  the piston and thus drives the engine.

On commande en fait l'étincelle avec une certaine avance sur l'instant o le piston atteint-son point mort haut, pour en particulier 1s tenir compte du retard de l'explosion et des conditions instantanées de fonctionnement du moteur, afin d'optimiser le rendement du moteur. L'avance, qu'on exprime par un décalage angulaire, peut être fixée mécaniquement par un doigt de came entraîné par le moteur ou, comme dans le cas qu'on considère ici, par une commande électronique. Cette commande d'avance et de génération d'étincelle est réalisée par interruption brutale du courant dans la bobine, ce qui développe  The spark is in fact controlled with a certain advance on the instant when the piston reaches its top dead center, in particular to take account of the delay in the explosion and the instantaneous operating conditions of the engine, in order to optimize engine performance. The advance, which is expressed by an angular offset, can be fixed mechanically by a cam finger driven by the motor or, as in the case considered here, by an electronic control. This advance and spark generation control is carried out by abrupt interruption of the current in the coil, which develops

la haute tension provoquant l'étincelle.  the high voltage causing the spark.

On alimente la bobine à un instant antérieur à celui prévu pour l'étincelle, afin que son courant, dont la valeur augmente progressivement, atteigne, à la rupture, le niveau voulu pour  The coil is supplied at an instant prior to that provided for the spark, so that its current, the value of which increases progressively, reaches, at break, the level desired for

fournir l'énergie nécessaire à l'étincelle.  provide the energy necessary for the spark.

Cependant, cette énergie nécessaire varie avec les conditions de fonctionnement du moteur, telles que sa vitesse de rotation et sa température. De ce fait, pour toujours assurer au moins la fourniture de l'énergie nécessaire, on fournit en permanence, de façon classique, un niveau d'énergie correspondant au maximum  However, this energy required varies with the operating conditions of the motor, such as its speed of rotation and its temperature. Therefore, to always ensure at least the supply of the necessary energy, we permanently supply, in a conventional manner, an energy level corresponding to the maximum

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envisageable c'est-à-dire que, la plupart du temps, l'énergie fournie  possible, that is, most of the time, the energy supplied

dépasse le besoin réel à l'instant considéré.  exceeds the real need at the instant considered.

Or la bougie et la bobine s'usent d'autant plus vite qu'elles délivrent une énergie élevée, si bien qu'il faut surdimensionner la bobine pour lui assurer une durée de vie satisfaisante pour un spectre de  However, the spark plug and the coil wear out all the more quickly as they deliver a high energy, so that the coil must be oversized to ensure a satisfactory lifetime for a spectrum of

conditions d'utilisation, ou mission, préalablement définies.  conditions of use, or mission, previously defined.

Par ailleurs, la bobine vieillit et on doit aussi accroître systématiquement sa durée d'excitation pour qu'elle satisfasse  In addition, the coil ages and one must also systematically increase its duration of excitation so that it satisfies

toujours, en fin de vie, aux exigences requises pour exciter la bougie.  always at the end of life, the requirements required to excite the candle.

De ce fait, en début de vie, la bougie est surexcitée.  Therefore, at the beginning of life, the candle is overexcited.

Enfin, le circuit de commande qui excite la bobine doit être adapté :s avec précision aux caractéristiques électriques de celles-ci. En effet, la durée d'excitation de la bobine, pour y faire croître le courant jusqu'à la valeur voulue à laquelle l'éclatement de l'étincelle est provoqué, dépend de l'inductance de la bobine. Le fournisseur de cette bobine doit donc maintenir des tolérances serrées; de surcroît, ces bobines sont plus coûteuses et non interchangeables avec celles  Finally, the control circuit which excites the coil must be precisely adapted: s to their electrical characteristics. In fact, the duration of excitation of the coil, to increase the current therein up to the desired value at which the bursting of the spark is caused, depends on the inductance of the coil. The supplier of this coil must therefore maintain tight tolerances; moreover, these coils are more expensive and not interchangeable with those

d'un autre fournisseur, a priori différentes.  from another supplier, a priori different.

La présente invention vise à s'affranchir des inconvénients évoqués cidessus. A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande de l'allumage d'un moteur à combustion interne, par rupture d'un courant de bobine, procédé dans lequel on prédétermine une courbe d'évolution prévisionnelle du courant et on mesure, à au moins un instant, le courant réel pour modifier la courbe d'évolution  The present invention aims to overcome the drawbacks mentioned above. To this end, the invention relates to a method for controlling the ignition of an internal combustion engine, by breaking a coil current, method in which a predetermined current evolution curve is predetermined and we measure, at least an instant, the actual current to modify the evolution curve

prévisionnelle et en déterminer l'instant de rupture.  forecast and determine the moment of rupture.

Ainsi, on prend en compte les caractéristiques réelles de la bobine pour l'exciter, si bien que l'on peut limiter cette excitation à la valeur nécessaire et ainsi s'affranchir des dispersions et dérives de sa caractéristique de réponse sans cependant devoir la surdimensionner.  Thus, we take into account the real characteristics of the coil to excite it, so that we can limit this excitation to the necessary value and thus get rid of the dispersions and drifts of its response characteristic without however having to oversize it .

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De préférence, on mesure le courant par passage d'un seuil de diagnostic et, pour modifier la portion de courbe de courant de la bobine correspondant à des valeurs de courant élevées qui ne sont s pas toujours atteintes à l'allumage, on force par instants le courant réel au-delà du courant de rupture pour franchir le seuil de diagnostic.  Preferably, the current is measured by passing a diagnostic threshold and, to modify the portion of the current curve of the coil corresponding to high current values which are not always reached at ignition, instants the actual current beyond the breaking current to cross the diagnostic threshold.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, en  The invention will be better understood with the aid of the following description of a preferred embodiment of the process of the invention, in

référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement un ensemble d'allumage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et - la figure 2, -formée des figures 2A et 2B, représente la 1s caractéristique courant/durée d'excitation D d'une bobine  reference to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 schematically shows an ignition assembly for implementing the method of the invention, and - Figure 2, -formed in Figures 2A and 2B, represents the current characteristic 1s / excitation time D of a coil

d'allumage et la réponse d'un circuit ampèremétrique.  ignition and response of an ammeter circuit.

L'ensemble d'allumage représenté comporte un microcontrôleur 1 commandant un transistor-interrupteur de puissance 2 en série avec un bobinage 3 constituant le primaire d'un transformateur élévateur de tension, usuellement appelé bobine, dont le secondaire 4  The ignition assembly shown comprises a microcontroller 1 controlling a power switch-transistor 2 in series with a coil 3 constituting the primary of a step-up transformer, usually called a coil, including the secondary 4

alimente la bougie d'un moteur de véhicule à combustion interne.  powers the spark plug of an internal combustion vehicle engine.

Un circuit 6 de mesure de courant est monté en série avec le bobinage 3, alimentée sous la tension Vb d'une batterie non  A current measurement circuit 6 is mounted in series with the winding 3, supplied with the voltage Vb of a non-battery

représentée, et il fournit ses mesures au microcontrôleur 1.  shown, and it supplies its measurements to the microcontroller 1.

Le microcontrôleur 1 dispose, de façon classique, de diverses informations de conditions de fonctionnement du moteur provenant, à travers une liaison d'entrée 11, de capteurs non représentés, telles la position angulaire de l'arbre du moteur, la température de ce dernier, la tension batterie, la pression collecteur,  The microcontroller 1 has, conventionally, various information on the operating conditions of the engine coming, through an input link 11, from sensors not shown, such as the angular position of the engine shaft, the temperature of the latter. , battery voltage, manifold pressure,

le débit d'air et autres.air flow and others.

Le microcontrôleur 1 comporte en outre une mémoire 12 contenant une caractéristique de réponse courant I/durée d'excitation D (figure 2A), ou retard à la croissance du courant, pour en déterminer, d'une part, un courant optimal de rupture Ir dans le  The microcontroller 1 further comprises a memory 12 containing a characteristic of response current I / duration of excitation D (FIG. 2A), or delay in growth of the current, in order to determine, on the one hand, an optimal breaking current Ir in the

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bobinage 3 en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, courant induisant un courant secondaire optimal dans le secondaire 4 et donc dans la bougie 5 et l'instant Tr de cette rupture et, d'autre part, un instant TO, antérieur à celui-ci, de début de l'excitation du bobinage 3. Le courant bobine a ainsi le temps de croître à la valeur voulue, de  winding 3 as a function of the engine operating conditions, current inducing an optimal secondary current in secondary 4 and therefore in the spark plug 5 and the instant Tr of this rupture and, on the other hand, an instant TO, prior to this one ci, from the start of the winding excitation 3. The coil current thus has time to increase to the desired value, from

courant de rupture Ir ou consigne, entre ces deux instants TO et Tr.  breaking current Ir or setpoint, between these two instants TO and Tr.

Plus précisément dans cet exemple, la caractéristique I = f (D) de la figure 2A, ou courbe d'évolution prévisionnelle préalablement déterminée, correspond à une approximation, par trois segments de droite, de la caractéristique réelle. Le premier segment SO, de TO à T1, correspond à un simple retard, à courant nul, des deux segments _s qui le suivent. Le deuxième segment S1 présente ici une pente déterminée plus faible que celle de troisième segment S2 qui lui fait  More precisely in this example, the characteristic I = f (D) of FIG. 2A, or predetermined evolutionary evolution curve, corresponds to an approximation, by three straight-line segments, of the real characteristic. The first segment SO, from TO to T1, corresponds to a simple delay, at zero current, of the two segments _s which follow it. The second segment S1 here has a lower determined slope than that of the third segment S2 which makes it

suite pour les courants élevés, ici d'environ 4 à 12 ampères.  continuation for high currents, here about 4 to 12 amps.

Il a été représenté en pointillés deux segments Si' et S2', correspondant respectivement aux segments S1 et S2 en mémoire 12, et qui représentent en fait, à l'approximation près, la courbe de  Two segments Si 'and S2' have been shown in dotted lines, corresponding respectively to the segments S1 and S2 in memory 12, and which in fact represent, to the approximation, the curve of

réponse réelle du bobinage 3.actual winding response 3.

Le circuit 6 de mesure de courant est en fait ici un circuit ampèremétrique à seuils de diagnostic qui ne fournit un signal de mesure M (figure 2B) que lorsque le courant qui le traverse est compris entre deux seuils de diagnostic, IA et IB, ici respectivement de typiquement 2, 5 et 6,5 A. Un tel composant porte la référence  The current measurement circuit 6 is in fact here an ammeter circuit with diagnostic thresholds which provides a measurement signal M (FIG. 2B) only when the current flowing through it is between two diagnostic thresholds, IA and IB, here typically 2, 5 and 6.5 A respectively. Such a component has the reference

commerciale VB 029 et est commercialisé par la société SGS.  VB 029 and is marketed by the company SGS.

L'interrupteur de puissance 2 y est intégré. On notera cependant que  The power switch 2 is integrated there. Note, however, that

tout ampèremètre électronique convient.  any electronic ammeter is suitable.

Le fonctionnement de l'ensemble va être expliqué plus en détails ci-  The operation of the assembly will be explained in more detail below.

dessous. Parallèlement à l'axe D des durées de mise en conduction, ou excitation, on a porté (fig. 2B) un axe des temps absolus t sur lequel  below. Parallel to the axis D of the conduction durations, or excitation, we carried (fig. 2B) an axis of the absolute times t on which

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l'instant th de passage au point mort haut a été reporté. En fonction des conditions de fonctionnement du moteur, le nmicrocontrôleur 1 a déterminé, de façon classique, un courant optimal de rupture Ir et un angle d'avance à l'allumage correspondant, traduit d'après la vitesse de rotation du moteur en une avance temporelle Av déterminant un intant _, auquel le courant réel I doit avoir atteint exactement la valeur de consigne d'allumage ou rupture Ir pour être  the instant th of shift to top dead center has been postponed. Depending on the operating conditions of the engine, the microcontroller 1 has conventionally determined an optimal breaking current Ir and a corresponding ignition advance angle, translated from the engine rotation speed into an advance time Av determining an intant _, at which the actual current I must have reached exactly the ignition or rupture setpoint Ir to be

alors interrompu brutalement par l'interrupteur 2.  then abruptly interrupted by switch 2.

zo Ayant reporté, sur l'axe des durées D, l'instant tr sous la référence Tr et connaissant Ir, ici 8 ampères, la caractéristique SO, S1, S2 détermine le retard de Tr sur TO, donc détermine l'instant absolu tO de début de l'excitation. Pour tenir compte des variations de la tension batterie Vb, la mémoire 12 comporte en fait un jeu de s courbes, adressées en fonction de la valeur, qu'on mesure, de la  zo Having transferred, on the axis of durations D, the instant tr under the reference Tr and knowing Ir, here 8 amperes, the characteristic SO, S1, S2 determines the delay of Tr on TO, therefore determines the absolute instant tO the excitement begins. To take account of variations in the battery voltage Vb, the memory 12 in fact comprises a set of curves, addressed as a function of the value, which is measured, of the

tension batterie Vb.battery voltage Vb.

Les deux seuils de diagnostic (2,5 et 6,5 A), permettant de connaître la valeur du courant lorsque celui-ci passe par ces seuils, sont respectivement associés aux deux segments S1 et S2. Ainsi, lorsque le courant I croît à partir de l'instant initial TO, le retard TA du front montant du signal M, pour le seuil bas IA, fournit un point de mesure de la courbe réelle Si'. Il en est de même pour le front descendant qui va suivre à l'instant TB de franchissement du seuil haut IB. Par souci de clarté, la figure 2A représente en détails des correspondances courant/retard prévues (12) et non celles mesurées effectivement (Si', S2'). On voit ici que, les segments Si' et S2' étant de pentes supérieures à celles prévues (S1, S2), les instants mesurés de passage aux seuils IA et IB sont antérieurs aux instants prévus TA et TB, donc que le courant réel de rupture Ir' à l'instant Tr est  The two diagnostic thresholds (2.5 and 6.5 A), making it possible to know the value of the current when it passes through these thresholds, are respectively associated with the two segments S1 and S2. Thus, when the current I increases from the initial instant TO, the delay TA of the rising edge of the signal M, for the low threshold IA, provides a point of measurement of the real curve Si '. It is the same for the falling edge which will follow at the time TB crossing the high threshold IB. For the sake of clarity, FIG. 2A represents in detail the current / delay correspondences planned (12) and not those actually measured (Si ', S2'). We see here that, the segments Si 'and S2' being of slopes greater than those predicted (S1, S2), the measured instants of passage to the thresholds IA and IB are earlier than the predicted instants TA and TB, therefore that the actual current of rupture Ir 'at time Tr is

supérieur au courant Ir prévu.greater than the expected Ir current.

Ayant ainsi, à au moins un instant, mesuré le courant réel I, on ajuste la courbe d'évolution prévisionnelle SO, S1, S2 pour la  Having thus, at at least one instant, measured the real current I, we adjust the forecast evolution curve SO, S1, S2 for the

rapprocher d'une courbe estimée SO, Si', S2', établie par la mesure.  approximate an estimated curve SO, Si ', S2', established by the measurement.

Dans cet exemple, on fait pivoter (flèches F1, F2) les segments S1 et S2 autour de leur intersection (T1, T2) avec l'axe des abscisses D  In this example, we rotate (arrows F1, F2) the segments S1 and S2 around their intersection (T1, T2) with the abscissa axis D

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pour les rapprocher progressivement, au fil des mesures successives, des segments S1 et S2 portant les points de mesure respectifs, ou encore les superposer immédiatement à ceux-ci. On maintient ainsi à jour la caractéristique de réponse de la bobine 3 et asservit donc le courant réel I à la valeur voulue, en déterminant le  in order to progressively bring them closer, over successive measurements, to the segments S1 and S2 carrying the respective measurement points, or else to superimpose them immediately on these. The response characteristic of the coil 3 is thus kept up to date and therefore controls the real current I to the desired value, by determining the

retard Tr et donc l'instant tr de rupture.  delay Tr and therefore the instant tr of rupture.

Cependant, le seuil haut IB risque de ne pas toujours être franchi, si  However, the high threshold IB may not always be crossed, if

le courant optimal Ir, n'atteint pas, compte tenu des conditions de fonctionnement présentes, le seuil haut lB.  the optimal current Ir, does not reach, given the operating conditions present, the high threshold lB.

Or, même dans ce cas, le courant optimal Ir peut cependant se  However, even in this case, the optimal current Ir can however

trouver sur le début du segment S2, qu'il faut donc maintenir à jour.  find on the beginning of the S2 segment, which must therefore be kept up to date.

s Pour cela, pour modifier la portion S2 de courbe de courant du bobinage 3 correspondant à des valeurs de courant élevées (ici autour de 6,5A) qui ne sont pas toujours atteintes à l'allumage, le microprocesseur 1 force par instants le courant réel au-delà du courant de rupture Ir optimal, pour franchir le seuil IB de diagnostic  s To do this, to modify the portion S2 of the current curve of the winding 3 corresponding to high current values (here around 6.5 A) which are not always reached at ignition, the microprocessor 1 at times forces the current real beyond the optimal breaking current Ir, to cross the diagnostic threshold IB

relatif au segment S2.relating to the S2 segment.

On conçoit que la détermination du point mesuré de la caractéristique réelle peut, dans d'autres exemples de réalisation, être faite par un circuit ampèremétrique plus classique, sans seuil de courant, mesurant le courant I à un instant de retard prédéterminé  It is understood that the determination of the measured point of the real characteristic can, in other embodiments, be made by a more conventional amperometric circuit, without current threshold, measuring the current I at a predetermined delay time.

qui constitue un seuil de temps de montée.  which constitutes a rise time threshold.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1.- Procédé de commande de l'allumage d'un moteur à combustion interne, par rupture d'un courant de bobine (3,4), procédé dans lequel on prédétermine une courbe d'évolution prévisionnelle (S0, S1, S2) du courant et on mesure, à au moins un instant, le courant réel pour modifier la courbe d'évolution prévisionnelle (SO, S1, S2) et  1.- Method for controlling the ignition of an internal combustion engine, by breaking a coil current (3,4), method in which a predetermined evolution curve is predetermined (S0, S1, S2) of the current and the actual current is measured, at least at one instant, to modify the forecast evolution curve (SO, S1, S2) and en déterminer l'instant de rupture (Tr).  determine the instant of rupture (Tr). Jo 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on mesure le  Jo 2.- Method according to claim 1, in which the courant par passage d'un seuil de diagnostic (IA; IB).  current by passing a diagnostic threshold (IA; IB). 3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel, pour modifier la portion (S2) de courbe de courant de la bobine correspondant à des _s valeurs de courant élevées qui ne sont pas toujours atteintes à l'allumage, on force par instants le courant réel au-delà du courant  3.- A method according to claim 2, wherein, to modify the portion (S2) of the current curve of the coil corresponding to _s high current values which are not always reached at ignition, is force by instants the actual current beyond current de rupture pour franchir le seuil de diagnostic (IB).  failure to cross the diagnostic threshold (IB). 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on  4.- Method according to one of claims 1 to 3, wherein mesure le courant par passage de deux seuils de diagnostic bas et  measures the current by passing two low diagnostic thresholds and haut (IA, IB).high (IA, IB). 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel on prédétermine la courbe d'évolution avec au moins deux segments de droite (S1, S2)  5.- Method according to claim 4, wherein one predetermines the evolution curve with at least two line segments (S1, S2) associés respectivement aux deux seuils de diagnostic (IA, IB).  associated respectively with the two diagnostic thresholds (IA, IB). 6.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel les deux segments de droite (S1, S2) associés aux seuils sont précédés d'un segment de  6.- Method according to claim 5, in which the two line segments (S1, S2) associated with the thresholds are preceded by a segment of droite de retard (SO).delay right (SO).