EP0007266B1

EP0007266B1 - Dispositif électronique de commande d'allumage pour moteur à combustion interne

Info

Publication number: EP0007266B1
Application number: EP19790400427
Authority: EP
Inventors: Jean Marie Pierret
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1982-01-27
Also published as: ES482666A1; EP0007266A1; FR2430522A1; FR2430522B1; DE2961960D1

Description

La présente invention concerne un dispositif électronique de commande d'allumage de moteur à combustion interne du type asymétrique, notamment pour véhicules automobiles, dispositif du type comportant un générateur de déclenchement des signaux d'allumage, une bobine élévatrice de tension comprenant un enroulement primaire connecté en série avec un interrupteur électronique, un enroulement secondaire relié consécutivement aux bougies d'allumage sélectionnées par un distributeur d'allumage, un élément de comparaison d'une valeur de tension et des éléments externes résistifs et capacitifs alimentant un circuit procurant une étincelle d'énergie constante aux électrodes de la bougie sélectionnée par le distributeur d'al-lumage.
On connait déjà un dispositif, telque décrit dans la demande française de brevet FR - A - 2 359 989 au nom de la demanderesse, qui a un fonctionnement satisfaisant dans le cas d'une utilisation pour l'allumage de moteurs à cycle d'allumage régulièrement réparti, c'est à dire 90° entre cylindres au niveau du distributeur d'allumage pour un moteur quatre cylindres. Il n'en est pas de même dans le cas d'une utilisation envisagée pour l'allumage de moteurs asymétriques, c'est à dire à cycle d'allumage irréguliérement réparti, tel par exemple, qu'un moteur à six cylindres dont la répartition angulaire entre chaque cylindre à enflammer successivement est de 45° puis 75° au niveau du distributeur.
On conçoit bien que les dispositifs de l'art antérieur basés sur la mesure du temps séparant les cycles successifs d'allumage ne peuvent assurer un fonctionnement satisfaisant, en raison du fait que le temps varie dans le rapport 45° puis 75° entre deux cylindres successifs à enflammer.
L'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et concerne plus par- ticuliérement un dispositif électronique de repérage de la valeur 75° ou 45° du cycle d'allumage qui délivre un signal de décalage du début de charge de la bobine élévatrice de tension au circuit délivrant l'étincelle d'énergie constante aux électrodes de la bougie sélectionnée par le distributeur d'allumage.
A cet effet le dispositif électronique de commande d'allumage pour moteurs à combustion interne du type asymétrique, comporte, selon l'invention, des moyens de repérage de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement d'allumage; des moyens de décharge d'un premier condensateur avant chaque repérage de cycle; des moyens de mise en mémoire du potentiel V1 de l'une des armatures du premier condensateur; des moyens qui déterminent une valeur V2; un comparateur qui, par l'intermédiaire d'une résistance, délivre en fonction du niveau des tensions V1 et V2 appliqués à ses entrées, un signal de décalage du début de charge de la bobine élévatrice de tension.
La description qui va suivre en regard des dessins annexéx, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 est la représentation sche- matique du dispositif objet de l'invention, dans un mode préféré de réalisation.
La figure 2 représente les signaux, courants, et tensions en différents points du dispositif.

Le dispositif électronique de commande d'allumage selon l'invention et représenté schématiquement par la figure 1, comporte un générateur de signaux 1 de déclenchement de l'allumage, de type connu tel qu'un générateur magnétique comprenant un rotor 2, un enroulement induit 3, lequel générateur magnétique logé dans le boitier du distributeur d'allumage 4 entrainé en synchronisme par le moteur à combustion interne (non représenté) délivre un signal de forme représenté par la figure 2 en A.
Le signal A issu du générateur magnétique 1 est mis en forme rectangulaire tel que représenté en C sur la figure 2, avec une hystérésis de 140 millivolts, à l'intérieur d'un circuit monolithique 5 de commande de déclenchement d'une étincelle d'énergie constante.
Le circuit monolithique 5 comprend deux entrées complémentaires 6 et 7 dont l'une, l'entrée 6 est reliée à l'une des extrémités de l'enroulement induit 3, par une résistance externe 8, et dont l'autre entrée 7 est reliée au pôle négatif du dispositif.
Le circuit monolithique 5 est connecté à des éléments externes comprenant les résistances 10, 11, 12, 13, 14, 15 et les condensateurs 16, 17, 18 et 19 aptes à assurer son fonctionnement à partir de la botterie de bord 20.
La mise sous tension du dispositif est réalisée par l'intermédiaire de la clé de contact 21, à laquelle est connectée la bobine élévatrice de tension 22, comprenant un enroulement secondaire 23, relié au distributeur d'allumage 4 et un enroulement primaire 24 connecté en série avec un interrupteur électronique 25 dont l'entrée 26 est reliée à la batterie de bord 20, par l'intermédiaire de la clé de contact 21 et des résistances 27 et 28 dont le point commun est connecté à la sortie du circuit monolithique 5.
L'entrée 26 de l'interrupteur électronique 25 est polarisée par une résistance 29, la sortie dudit interrupteur est connectée, à l'une des extrémités d'un élément de comparaison 30 d'une valeur de tension, l'autre extrémité de l'élément de comparaison est reliée au pôle négatif du dispositif.
Le point commun de la sortie de l'interrupteur électronique 25 et de l'élément de comparaison 30 est relié au circuit monolithique 5.
Le circuit monolithique 5 comprend des moyens d'alimentation délivrant une pluralité de courants de valeurs prédéterminées, des moyens de mise en forme des signaux issus du générateur de déclenchement d'allumage 1, des moyens d'antiparasitage diminuant la sensibilité du circuit aux parasites transitant par les moyens de mise en forme, des deuxièmes moyens d'alimentation qui délivrent des courants de charge et de décharge du condensateur 17, un intégrateur qui assure la charge et la décharge contrôlée du condensateur 18; un comparateur qui, lorsqu'il y a coîncidence, à une valeur constante près, des tensions appliquées à ses entrées, délivre un signal de début de charge de la bobin élévatrice de tension 22; un mélangeur qui combine les signaux de début de charge et d'allumage; des moyens de filtrage des parasites transitant par les premiers moyens d'alimentation; des moyens de temporisation évitant la charge permanente de la bobine élévatrice de tension 22, des moyens de régulation du courant circulant dans l'enroulement primaire 24, de ladite bobine, de façon telle que, par l'intermédiaire de l'interrupteur électronique 25 une étincelle d'énergie constante soit produite aux électrodes de la bougie d'allumage sélectionnée par le distributeur 4.
Conformément à la presente invention et pour une utilisation avec un générateur magnétique, un pont diviseur de tension composé de deux résistances 50 et 51 est connecté d'une part à l'extrémité de la résistance 8 reliée à l'entrée complémentaire 6 du circuit monolithique 5 et, d'autre part, au pôle négatif du dispositif. Un comparateur 53 est connecté par son entrée inverseuse (-) au point milieu des résistances 50 et 51, l'entrée directe (+) est reliée au pôle négatif du dispositif de maniére qu'à la sortie du comparateur 53, on dispose de signaux rectangulaires par l'intermédiaire de la résistance de charge 52 reliée, d'une part, à la source interne d'alimentation stabilisée à 4 volts du circuit monolithique 5 et d'autre part à la sortie du comparateur 53.
Les signaux rectangulaires tels que représentés par la figure 2 en B sont obtenus à partir des signaux A issus de l'enroulement induit 3 du générateur magnétique 1.
Un condensateur 54 filtre les ondulations résiduelles de la tension stabilisée à 4 volts provenant du circuit monolithique 5.
Les moyens de repérage de la valeur angulaire des cycles successifs d'allumage sont constitués d'un condensateur 55 dit premier condensateur dont l'armature+est connectée au point commun de résistances 56 et 57, lesquelles résistances forment un pont diviseur de tension connecté d'une part à l'alimentation stabilisée, et d'autre part, au pôle négatif du dispositif.
La charge du condensateur 55 (voir figure 2 en D) fonction de la valeur angulaire des cycles successifs d'allumage est effectuée par l'intermédiaire des résistances 56, 57 et d'un transistor 58 du type NPN dont le collecteur est relié à l'armature (-) du condensateur 55, l'émetteur étant connecté au pôle négatif du dispositif et la base à la sortie du comparateur 53, par l'intermédiaire d'une résistance 59.
L'état de non conduction du transistor 58 arrête la charge du condensateur 55 et maintient la valeur de cette charge pendant la durée des signaux B issus des moyens de mise en forme de manière que la différence des valeurs successives de charge du condensateur 55 soit représentative de la valeur angulaire 45° ou 75° des cycles successifs d'allumage.
Les moyens pour décharger le condensateur 55 avant chaque mesure de cycle d'allumage sont constitués d'un transistor 60, du type NPN dont le collecteur est relié au point commun des résistances 56, 57 et du condensateur 55, l'émetteur du transistor 60 est connecté pôle négatif du dispositif. La base du transistor 60 est polarisée par une résistance 61, et un condensateur 62 est connecté par son armature (-) à la base du transistor 60 et par son armature (+) la sortie du comparateur 53.
La valeur de la capacité du condensateur 55 est déterminée de manière telle que la durée de l'état de conduction du transistor 60 assure la décharge complète du condensateur 55 avant chaque mesure des cycles successifs d'allumage.
Les moyens de mise en mémoire du potentiel V1, représentant la charge du condensateur 55 à l'armature (-), (voir figure 2 en E) sont constitués d'un amplificateur 63 dont l'entrée directe (+) est reliée à l'armature négative (-) du condensateur 55 et dont l'entrée inverseuse .(-) est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance 64 à la sortie d'un comparateur 65. L'entrée directe (+) du comparateur 65 est reliée à la sortie des moyens de mise en forme c'est à dire la sortie du comparateur 53, et l'entrée inverseuse (-) du comparateur 65 est reliée au collecteur du transistor 58.
La sortie de l'amplificateur 63 est connectée, d'une part, à la source d'alimentation stabilisée par l'intermédiaire d'une résistance 66, et d'autre part à l'anode d'une diode 67 dont la cathode est reliée à l'armature (+) d'un condensateur 68, dit deuxième condensateur, lequel deuxième condensateur est relié par son armature (+) à l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur 63, de manière telle que ledit deuxième condensateur 68 assure la mise en mémoire du potentiel V1 à l'armature (-) du condensateur 55 pendant la durée de non conduction du transistor 58 (voir figure 2 en F).
Les moyens qui déterminent la valeur moyenne V2, (voir figure 2 en F) de la différence de potentiel existante aux bornes du condensateur 68, pendant les cycles successifs des signaux de déclenchement d'allumage, sont constitués d'un condensateur 69 connecté entre le pôle négatif du dispositif et l'extrémité d'une résistance 71, laquelle résistance est reliée par son autre extrémité à l'armature (+) du condensateur 68.
Le comparateur 70 a son entrée directe (+) reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 63 et sa sortie à l'une des extrémités de la résistance 13, par l'intermédiaire d'une résistance 72.
Le comparateur 70 en fonction du niveau des tensions V1 et V2 appliquées à ses entrées, délivre un signal de décalage (voir figure 2 en H) du début de charge de la bobine en fonction du taux de décharge (voir figure 2 en G) du condensateur 18, lequel condensateur 18 est chargé par l'intermédiaire des éléments internes et externes du circuit monolithique 5, lequel circuit commande le déclenchement de l'étincelle d'énergie constante aux électrodes de la bougie sélectionées par le distributeur d'allumage 4.
Le décalage du début de charge de la bobine élévatrice de tension est obtenu par la mise en parallèle de la résistance 13 et de la résistance 72.
Lorsque la résistance 72 est reliée au pôle négatif du dispositif par l'intermédiaire du trajet émetteur-collecteur du transistor de sortie du comparateur 70, ladite résistance est alors en parallèle avec la résistance 13 dont le courant de circulation est intégré par le condensateur 18.
Le décalage du début de charge de la bobine d'allumage est alors de valeur a (voir figure 2 en G et H)
Lorsque la résistance 13 agit seule, le signal de début de charge est retardé, par rapport au signal immédiatement précédent, et sa valeur est alors de a' (voir figure 2 en G et H)
En résumé, le dispositif objet de l'invention assure que, par l'intermédiaire des moyens de mise en forme 50, 51, 52, 53, des signaux issus de générateur 1; des moyens 55, 56, 57 de repérage de la valeur angulaire des cycles successifs d'allumage; des moyens de décharge 60 du condensateur 55 avant chaque repérage de cycle; des moyens de mise en mémoire 63, 68, du potentiel V1 de l'une des armatures du condensateur 55; des moyens 69 déterminant la valeur moyenne V2; du comparateur 70 et de la résistance 72, la durée du passage du courant dans l'enroulement primaire 24 de la bobine élévatrice de tension 22, durée déterminée par le circuit monolithique 5, sera indépendante de l'asymétrie du moteur.
Le circuit monolithique 5 comprend des moyens fonctionnant à une valeur de tension sensiblement constante indépendamment des variations de la tension de la batterie de bord du véhicule et de la température ambiante.
Ce circuit monolithique 5 comprend également des moyens d'asservissement de la durée du passage du courant dans l'enroulement primaire 24, en fonction des variations de la vitesse de rotation du moteur, et des moyens de régulation de l'intensité du courant circulant dans l'enroulement primaire 24 de la bobine élévatrice de tension 22, de manière telle que l'énergie emmagasinée dans ladite bobine, soit de valeur constante dans une large plage de la valeur de la tension de la batterie de bord du véhicule, des vitesses de rotation du moteur et de la température ambiante.
Le dispositif objet de l'invention s'intercale entre un organe générateur de signaux c'est à dire, dans cet example de réalisation, le générateur magnétiquel et l'élément de puissance qu'est l'interrupteur électronique 25.
Les signaux que le dispositif reçoit doivent être traités préalablement en fonction de la courbe d'avance désirée, par un dispositif mécanique ou électronique.
Le dispositif objet de l'invention est apte à fonctionner avec des générateurs autres qu'un générateur magnétique, c'est à dire, par exemple, des générateurs à effet Hall, ou des générateurs optoélectroniques.
Aux faibles vitesses de rotation du moteur à combustion interne, c'est à dire pendant les phases de démarrage et de ralenti, aucun signal de décalage n'est appliqué au circuit monolithique 5 et la durée de circulation du courant dans l'enroulement primaire 24, de la bobine élévatrice de teusion 22 (voir figure 1 ) est égale à la durée des signaux C issus de moyens de mise en forme du circuit monolithique 5.
A partir d'une certaine vitesse de rotation, le potential à l'armature (+) du condensateur 62 croit. Les transistors 58 et 60 dont les bases sont polarisées respectivement par la résistance 59 et le condensateur 62 deviennent conducteurs à l'instant de l'établissement du front ascendant des signaux rectangulaires issus du comparateur 53 (voir figure 2 en B).
Le condensateur 55 se décharge rapidement à travers la voie émetteur collecteur du transistor 58.
Le transistor 58 redevient non conducteur dès que la valeur de la tension à l'armature (-) du condensateur 62 atteint une valeur inférieure à la tension de la jonction émetteur- base du transistor 60.
La valeur de la capacité du condensateur 62 est judicieusement déterminée de façon que le transistor 60 soit rendu conducteur pendant une durée très courte, mais suffisante pour assurer la décharge totale du condensateur 55.
Dès que le transistor 60 est non conducteur le potentiel à son collecteur est égal au potentiel du point commun des résistances 56 et 57, moins la valeur de la tension aux bornes du condensateur 55.
Le potentiel de l'armature (-) du condensateur 55 est appliqué à l'entrée directe (+) de l'amplificateur 63 dont le gain est de un, par rebouclage de la sortie sur l'entrée inverseuse (-) par l'intermédiaire de la diode 67. On obtient ainsi la même valeur de potentiel à l'armateur (+) du condensateur 68 que la valeur présente à l'armature (-) du condensateur 55 pendant la durée de non conduction du transistor 58.
Lorsque le potentiel aux bornes du condensateur 68 est supérieur au potentiel V1 présent au collecteur du transistor 58, le comparateur 65 assure, par la voie collecteur-émetteur de son transistor de sortie, la connection au pôle négatif du dispositif de la résistance 64 et en conséquence le condensateur 68 se décharge à travers la résistance 64 jusqu'au moment où la valeur des potentiels appliqués aux entrées de l'amplificateur 63 devient égale.
Lorsque la sortie de l'amplificateur 63 est à une valeur supérieure à la valeur présente à l'armature (+) du condensateur 68, celui-ci se charge par l'intermédiaire de la résistance 66 et de la diode 67 jusqu'au moment où les valeurs s'égalisent.
Le potentiel V1 mis en mémoire dans le condensateur 68 est maintenu jusqu'à l'impulsion suivante provoquée par l'état de non conduction du transistor 58.
Pendant l'état de conduction du transistor 58, la diode 67 s'oppose à la décharge du condensateur 68 à travers l'amplificateur 63.
Le condensateur 68 ne peut égalementse décharger à travers le comparateur 65 dont la sortie est non conductrice par le fait que l'entrée inverseuse (-) dudit comparateur est reliée au pôle négatif du dispositif par l'intermédiaire de la voie collecteur-émetteur du transistor 58 et que l'entrée directe (+) est à l'état positif par l'intermédiaire des signaux issus des moyens de mise en forme de la présente invention.
Selon le mode préféré de réalisation du dispositif objet de l'invention, les composants du dispositif sont les suivants:
Comparateur 53-65-70 et amplificateur 63=circuit intégré LM 3302 Fabricant "National Semiconducteur"

Claims

1. Dispositif électronique de commande d'allumage de moteur à combustion interne, du type asymétrique, notamment pour véhicules automobiles, dispositif du type comportant un générateur de déclenchement des signaux d'allumage (1) une bobine élévatrice de tension (22) comprenant un enroulement primaire (24) connecté en série avec un interrupteur électronique (25) un enroulement secondaire (23) relié consécutivement aux bougies d'allumage sélectionnées par un distributeur d'allumage (4) un élément de comparaison (30) d'une valeur de tension et des éléments externes résistifs et capacitifs (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) alimentant un circuit monolithique (5) procurant une étincelle d'énergie constante aux électrodes de la bougie sélectionnée par le distributeur d'allumage (4), des moyens de mise en forme (50, 51, 52, 53) des signaux issus du générateur de déclenchement des signaux d'allumage (1), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de repérage de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement (55, 56, 57, 58, 59) d'allumage comprenant un premier condensateur (55) dont la valeur de la charge est fonction de la valeur angulaire des cycles successifs d'allumage; des moyens (60, 61, 62) pour décharger ledit premier condensateur (55) avant chaque repérage de cycle; des moyens de mise en mémoire (63, 64, 65, 66, 67, 68) du potentiel V1 de l'une des armatures dudit premier condensateur (55) lesquels moyens comprenant un deuxième condensateur (68) pour la mise en mémoire du potentiel V1; des moyens (69, 71) déterminant la valeur moyenne V2 de la différence d potentiel existant aux bornes du deuxième condensateur (68) pendant les cycles successifs des signaux de déclenchement d'allumage, un comparateur (70) qui, par l'intermédiaire d'une résistance (72), et en fonction du niveau des tensions V1 et V2 appliquées à ses entrées, délivre un signal de décalage du début de charge de la bobine élévatrice de tension (22) au circuit monolithique (5) commandant le déclenchement de l'étincelle d'énergie constante aux électrodes de la bougie sélectionnée par le distributeur d'allumage.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mise en forme des signaux issus du générateur (1), de déclenchement des signaux d'allumage, sont constitués de deux résistances (50 et 51) reliées, d'une part à l'une des extrémités de l'enroulement induit (3) par l'intermédiaire d'une résistance (8) et, d'autre part au pôle négatif du dispositif; d'un comparateur (53) dont l'entrée inverseuse (-) est connectée au point commun des résistances (50, 51) et dont l'entrée directe (+) est reliée au pôle négatif du dispositif de monière que la sortie du comparateur (53) délivre par l'intermédiaire d'une résistance (52) des signaux de commande des moyens de répérage (55, 56, 57) de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement d'allumage à partir, des signaux issus du générateur (1).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de repérage de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement d'allumage sont constitués d'un condensateur (55) dit premier condensateur, dont la charge, fonction de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement d'allumage, est effectuée par l'intermediaire de résistances (56 et 57) d'un transistor (58) dont la base est reliée à la sortie du comparateur (53) par l'intermédiaire d'une résistance (59 l'état de non conduction du transistor (58) arrête la charge du condensateur (55) et maintient la valeur de cette charge pendant la durée des signaux issus des moyens de mise en forme (50, 51, 52, 53) de manière que la différence des valeurs successives de charge du condensateur (55) soit représentative de la valeur angulaire des cycles successifs de déclenchement d'allumage.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour décharger le premier condensateur (55) avant chaque repérage angulaire de cycle d'allumage sont constitués d'un transistor (60) d'une résistance (61) et d'un condensateur (62) dont la valeur de la capacité est déterminée de manière telle que la durée de l'état de conduction du transistor (60) assure la décharge complète du premier condensateur (55) avant chaque repérage angulaire des cycles successifs d'allumage.

5. Dispositif selon la revendicational, caractérisé en ce que les moyens de mise en mémoire du potentiel V1 de l'une des armatures dudit premier condensateur (55) sont constituées d'un amplificateur (63) dont l'entrée directe (+) est reliée à l'armature négative (-) du premier condensateur (55) et dont l'entrée inverseuse (-) est reliée par l'intermédiaire d'une résistance (64) à la sortie d'un comparateur (65) dont l'entrée directe (+) est connectée à la sortie du comparateur (53) et dont l'entrée inverseuse (-) est reliée au collecteur du transistor (58), la sortie de l'amplificateur (63) étant connectée, d'une part, à une source d'alimentation stabilisée +4 volts du circuit monolithique (5) par l'intermédiaire d'une résistance (66) et d'autre part à l'anode d'une diode (67) dont la cathode est reliée à l'armature (+) d'un condensateur (68) dit deuxième condensateur, lequel deuxième condensateur (68) est relié par son armature (+) à l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur (63), de manière telle que ledit deuxième condensateur (68) assure la mise en mémoire du potentiel V1 de l'une des armatures du premier condensateur (55) pendant la durée de non conduction du transistor (58).

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui déterminent la valeur moyenne V2, de la différence de potentiel existante aux bornes du deuxième condensateur (68) pendant les cycles successifs des signaux de déclenchement d'allumage, sont constitués d'un condensateur (69) connecté entre le pôle négatif du dispositif et l'extrémité d'une résistance (71), laquelle résistance est reliée par son autre extrémité à l'armature (+) du condensateur (68).

7. Dispositif selon les revendications 1, 2, 5 et 6 caractérisé en ce que le comparateur (53), l'amplificateur (63), le comparateur (65) et le comparateur (70) sont réalisés sous la forme de circuits intégrés groupés sur un élément unique.