EP0010033B1 - Capteur de position angulaire pour moteur à combustion interne équipé d'un système d'allumage électronique - Google Patents

Capteur de position angulaire pour moteur à combustion interne équipé d'un système d'allumage électronique Download PDF

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EP0010033B1
EP0010033B1 EP79400674A EP79400674A EP0010033B1 EP 0010033 B1 EP0010033 B1 EP 0010033B1 EP 79400674 A EP79400674 A EP 79400674A EP 79400674 A EP79400674 A EP 79400674A EP 0010033 B1 EP0010033 B1 EP 0010033B1
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EP
European Patent Office
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detectors
motor
signals
output
signal
Prior art date
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EP79400674A
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German (de)
English (en)
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EP0010033A1 (fr
Inventor
Christian Menard
Philippe Gaches
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PSA ETUDES ET RECHERCHES
Original Assignee
PSA ETUDES ET RECHERCHES
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F02P7/0675—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil with variable reluctance, e.g. depending on the shape of a tooth

Definitions

  • the invention relates to the technique of ignition of multi-cylinder internal combustion engines; more specifically, it relates to an angular position sensor which provides a plurality of electrical signals allowing the synchronization of an electronic ignition system.
  • An electronic ignition system for an internal combustion engine comprising a plurality of cylinders, comprises: automatic advance circuits which, at a determined instant, depend on the engine operating speed, electrical signals making it possible to trigger sequentially tily, via a distribution circuit, spark generators being connected to the spark plugs arranged in the engine cylinders.
  • an electronic ignition system it is known, in order to ensure perfect operation of the automatic advance circuits over all of the engine operating regimes, to implement automatic advance circuits comprising two channels whose operation is mutually exclusive; a first channel which operates during the engine starting and idling phases, and a second channel which operates during the cruising phase. It is also known, in order to reduce the number of spark generators by a factor of two, to use spark generators with twin secondary.
  • a continuous signal proportional to the speed of rotation N of the motor and possibly signals with two states indicating the engine rotation speeds, for example starting, idling, cruising and overspeed or even a set speed.
  • a disadvantage of this sensor lies in the fact that, when the diameter of the circle, on which these weights are positioned is large, and that the feed angle to be controlled is large, therefore correlatively the length of the segments of the second set of weights then, at high speeds of rotation of the engine, this second set of weights is subjected to excessive mechanical breakout forces.
  • the object of the invention is to remedy the aforementioned defect by providing a sensor for measuring the position of the pistons, in which all the metal weights are identical and of small dimensions.
  • the present invention also relates to a sensor, the electro-mechanical components of which can be easily integrated into the engine, in that the weights can be arranged, for example, by simple fixing means, on the flywheel of the engine or the disc. clutch, and in that the pair of detectors can be mounted in the thickness of the flywheel or clutch protection casing.
  • a sensor for measuring the position of the pistons of a multi-cylinder internal combustion engine equipped with an electronic system for igniting the air / fuel mixture admitted into the cylinders comprising electronic circuits for automatic advance double channel type an electronic distributor and spark generators connected to the spark plugs, includes: electromechanical means, coupled mechanically to an output axis of the engine, providing electrical signals representative of the position of the pistons of the engine, and electronic means for processing these output signals providing synchronization signals of the electronic ignition system; this electromechanical means comprises: a set of M + 1 conducting weights, all identical and of small dimensions, driven in rotation by the engine crankshaft, and two fixed detectors, arranged opposite the travel of the weights, which deliver two identical electrical signals and phase shifted between them by a determined quantity, and, the electronic means comprises: a coincidence logic circuit which combines the output signals of the two detectors to provide an output signal corresponding to the ignition cycle of the engine, and a first and a second logic circuit each connected to the output of the coincidence logic circuit on the one
  • the set of M + 1 conducting weights comprises M main weights regularly spaced angularly and one (1) auxiliary weights offset angularly with respect to one of the main weights by an angle ⁇ D , at least equal to the angle O A d maximum advance to engine ignition.
  • the relative angular spacing ⁇ D of the two detectors has a value greater than the maximum advance angle ⁇ A to be controlled; the value of the arc ⁇ 1 is less than the value ⁇ D and the value of the arc 0 2 is greater than the value ⁇ D ; the direction of rotation of the disc C is indicated by the arrow; means being provided to ensure the relative angular setting between the disc C and the pair of detectors D1 and D2.
  • FIG. 1b represents the timing diagrams of the output signals of the sensor of FIG. 1 a. It may be recalled that an ignition cycle of the engine corresponds to two revolutions of the crankshaft, consequently, a complete ignition cycle corresponds to a rotation of 720 ° of the disc C.
  • the signal E2 considered during an ignition cycle consists of two slots 2 corresponding to the passage of the counterweight M2 in front of the detector D2 and two slots 1 corresponding to the passage of the counterweight M1 in front of the detector D2.
  • the signal E1 is constituted by a sequence of identical slots 1 ′, 2 ′, with slots 1,2, this sequence being phase shifted late by an angle ⁇ D.
  • the EO signal results from the logical conjunction of the E1 and E2 signals.
  • the rising edges of the signals E1 and E2 define the instants of synchronization of the automatic advance circuit and the falling edges of the signal EO can be used to synchronize a distribution circuit of signals for triggering the spark generators.
  • FIG. 1b have been indicated in dotted lines the TDC marks which are located in the vicinity of the rising edges of the signal E1; the phase shift between the TDCs and the rising edges of the signal E1 being equal to the angle 5 of static setting.
  • the three weights M1, M2 and Ma are arranged, by means of fixing means, on a rotating element V, driven in direct engagement by the axis A of the engine crankshaft, for example, the rotating element may be constituted by the engine flywheel.
  • the detector coupler D1 and D2 is arranged in the thickness of a housing B, this housing B or fixed element may be constituted by the protective casing of the steering wheel, partially shown in this FIG. 2a.
  • the electrical output signals from the detectors D1 and D2 are respectively the signals E1 and E2
  • the output signals from the circuits 110, 120 and 130 are respectively the signals S0, S1 and S2.
  • Figure 2b shows the timing diagrams of the main sensor signals of Figure 2a, considered during an engine ignition cycle.
  • the signal E2 is formed by the sequence of signals in slots 2, a and 1 resulting from the passage of the weights M2, M ⁇ and M1 in front of the detector D2.
  • the signal E1 is formed by the sequence of the signals 2 ', a' and 1 ', resulting from the passage of the respective weights M2, M ⁇ and M1 in front of the detector D1.
  • the signal SO results from the logical conjunction of the signals E1 and E2, while the signal S2, produced by the circuit 120 results from the logical combination of the signals E2 and SO and the signal S1, produced by the circuit 130, results from the combination logic of signals E1 and S0.
  • the rising edges of the signals S1 and S2 make it possible to synchronize the automatic advance circuits and the falling edges of the signal SO make it possible to synchronize the distribution circuit of the triggering signals of the spark generator.
  • the repetition frequency of the signals generated by the sensor being proportional to the speed of rotation N of the motor, these signals can be used to develop a signal representative of the speed of rotation N; the relative phase of the signals E1 and E2 generated by the sensor can, if necessary, be used to determine the different engine rotation regimes.
  • the angle of static ignition timing is indicated with a negative value; it should however be understood that the magnitude of this angle ⁇ can be zero, positive or negative.
  • the weights and the detectors can be positioned so as to meet the ignition timing conditions, so such a sensor does not necessarily require auxiliary timing means.
  • the weights have been represented under the shape of arc segments, however, other forms of weights are possible, for example cylindrical, with or without flats.
  • the means of fixing these weights can be constituted by a threaded element which screws into the thickness of the mass of the steering wheel.
  • the metal weights can be made of a metal of the same kind as that of which the rotating element on which these weights are arranged is made.
  • the magnitude of the arc ⁇ 1 can be a few degrees, and the magnitude of the angle ⁇ D several tens of degrees, with an extreme value of 90 ° in the example of embodiment described.
  • the diameter of the element V is between 150 and 300 mm.
  • FIG. 3a represents, in functional form, an embodiment of the logic circuits 110, 120 and 130 represented in FIG. 2a, and FIGS. 3b and 3c represent timing diagrams of the main input / output signals of the components of FIG. 3a.
  • the coincidence logic circuit 110 is constituted by a logic gate 11 of the "NAND” type (NAND according to the Anglo-Saxon convention) with two inputs: a first input which receives the output signal ⁇ 1 from the detector D1 and a second input which receives the output signal E2 from the detector D2; the output of this gate is complemented by an inverter 112 whose output signal is the signal S0.
  • NAND NAND according to the Anglo-Saxon convention
  • the logic circuit 120 comprises the following components: an inverter 121, two flip-flops 122 and 123, a logic gate 124 of the "NO OR" type (NOR according to the Anglo-Saxon convention) and an inverter 125.
  • the operation of this circuit 120 will now be described with reference to FIG. 3b.
  • the flip-flop 123 by its input C, samples the input D, which is connected to the output Q 122 , by the action of the falling edges of the signal E 1 , the slot El.2 thus positions the output Q 123 at the high level and the slot E1. ⁇ positions this output Q 123 at the low level.
  • the logical union in the NOR gate 124 with three inputs, supplemented by the inverter 125, of the three signals E1, Q 122 and Q 123 provides the output signal S1; the rising edges of the slots of this signal S1 provide the effective signals for synchronization of the automatic advance circuits.
  • the logic circuit 130 comprises the following components: an inverter 131, three flip-flops 132, 133 and 134 and a NOR gate 135 supplemented by an inverter 136.
  • the operation of this logic circuit 130 will now be described with reference to FIG. 3c .
  • the rising edge of the slots which constitute the signal SO applied to the input S of the flip-flop 132 positions the output Q 132 at the high level, the falling edges of the signal E2.1 (E2 supplemented by the inverter 131) applied to the input C of the flip-flop sample the level of input D which is referenced at the low level.
  • the rising edge of the slots of the signal SO which is also applied to the input S of the flip-flop 133 positions the output 0 133 of the latter at the high level; the falling edges of the signal E2.2. (signal E2 supplemented by the inverter 131) applied to the input C sample the level of the input D which is connected to the output Q 132 thus allowing the flip-flop 133 to be repositioned at the level low.
  • the input D of the flip-flop 134 is sampled by its input C by the falling edges of the slots which constitute the signal E2, 2, the input D of the flip-flop 134 being connected to the output Q of the flip-flop 133; consequently, the output 0 of the flip-flop 134 is positioned at the high level by the falling edges of the slots E2.2 and at the low level by the falling edges of the slots E2.a and E2.1.
  • the logical union in the NOR 135 gate, with three inputs, the output of which is complemented by the inverter 136, of the three signals E2, Q 133 and Q 134 provide the signal S2, the rising edges of this signal S2 provide the effective signals for synchronization of the automatic advance circuits.
  • logic circuits which have just been described above can easily be produced from integrated logic components, such as NAND or NOR gates and D flip-flops, commercially available in standard boxes.
  • FIG. 5 represents, in the form of a functional diagram, a complete electronic ignition system for a four-cylinder combustion engine in which the electro-mechanical means 105a of a sensor according to the invention are integrated.
  • the engine 10 has four cylinders C1 to C4 shown in dotted lines.
  • the crankshaft 11 comprises four crank pins 12 which drive four connecting rods 13 connected to the four pistons P 1 to P4, the two pistons P and P4 constituting a first group of pistons and the pistons P2 and P3 constituting a second group of pistons; the engine ignition cycle is considered to correspond to the sequence 1, 3, 4, 2.
  • the crankshaft 11 drives a flywheel V on which is disposed a set of weights, formed of three weights, as shown in FIG. 2a.
  • the detectors D1 and D2 already described in FIG. 4; the output signals from these detectors are applied to the inputs of the electronic means 105b of the sensor; these electronic means supply the synchronization signals SO, S1 and S2, as described above.
  • Two spark generators 20a and 20b with twin secondary, supply the spark plugs, the two outputs of the generator 20b being connected to the spark plugs B1 and B4 of the first group of pistons and the two outputs of the generator 20a being connected to the spark plugs B2 and B3 of the second group of pistons.
  • the distribution circuit 30 ensures, in a cyclic manner, the sequential triggering of the spark generators 20a and 20b; it has two inputs, a first input which receives the synchronization signal SO and a second input which receives the trigger pulses FO supplied by the automatic ignition advance circuits 40; this distribution circuit 30 has two outputs, corresponding to the two possible states, a first output providing trigger pulses F1 to the generator 20a and a second output providing trigger pulses F2 to the generator 20b.
  • the automatic ignition advance circuits 40 allow, on the one hand, below a determined speed of rotation NO of the engine, to directly transfer, at the output F0, the rising edges of the slots which constitute the signal S1 input and, on the other hand, beyond the NO rotation speed, to transfer with a delay, depending on the engine operating speed, to the output FO, the rising edges of the slots which constitute the signal input S2.
  • the magnitude of the time delay introduced by the circuits 30 is controlled by an advance order signal V m produced by a calculation circuit 50.
  • This calculation circuit can be of a known type; it makes it possible to translate input measurement signals V1, V2 .... Vn, representative of the engine operating speed into a signal V ⁇ of order of advance / delay.
  • the configuration of the metal weights of an angular position sensor, according to the invention, must be adapted as a function of the number of groups of two cylinders that the engine comprises.
  • FIG. 6, for illustrative purposes, represents, in a schematic form, the electromechanical means 105a of an angular position sensor, according to the invention, intended to equip a six-cylinder engine comprising three groups of two cylinders, this sensor allowing synchronize an electronic ignition system comprising dual-channel automatic advance circuits, a three-state distribution circuit and three spark generators with twin secondary.
  • the set of weights M all identical, comprises the main weights Ml, M2 and M3 whose relative angular spacing is equal to 120 °; the auxiliary flyweight M ⁇ is angularly offset by an angle ⁇ D equal to the relative spacing angle of the two detectors D1 and D2, the magnitude of this angle ⁇ D having a value at least equal to the maximum advance angle to order.
  • the electronic means of the sensor are not shown in this FIG. 6 and remain identical to those described in FIG. 2a.
  • the configuration of the electromechanical means of an angular position sensor, according to the invention, must be modified when the weights are driven in rotation by. the engine timing shaft whose speed of revolution is equal to half that of the crankshaft.
  • FIG. 7 represents, in a schematic form, the configuration of the electromechanical means 105a of an angular position sensor intended for a four-cylinder engine equipped with an ignition system comprising two generators of sparks with twin secondary.
  • the set of weights is constituted by a first pair of main weights M 1 and M'1, diametrically opposite, and a second pair of identical main weights M2 and M'2, orthogonal to the first couple.
  • the auxiliary weights Ma and M' ⁇ identical to the previous main weights, are angularly offset, by an angle f whose value is equal to half of the angle ⁇ D shown in ia FIG.
  • the auxiliary metal counterweight Ma is angularly offset late on the associated main counterweight M2; according to an alternative embodiment, this counterweight Ma can be angularly offset in advance on the associated main counterweight M2.
  • any electronic ignition system for an internal combustion engine there is the problem of electromagnetic interference between the spark generators arranged at the outlet of the system and the piston position sensor which constitutes one of the input elements of this system; these electromagnetic interferences generate parasitic electrical signals at the instant of the rupture of the magnetic current passing through the primary windings of the very high voltage coils connected to the ignition plugs of the engine.
  • the magnitude of the static advance angle can be positive and the minimum dynamic advance angle can be zero or even negative, corresponding to a delay in ignition of the engine as indicated , by way of illustrative example in FIG. 8 which represents, in the form of a curve, a typical advance law as a function of the speed of rotation of the motor.
  • a position sensor for which the auxiliary counterweight is angularly offset in advance on the associated main counterweight, this sensor further comprising means making it possible to inhibit the effect of parasitic signals induced by electromagnetic radiation from spark generators.
  • the relative angular spacing ⁇ 1 between the weights M2 and M ⁇ may advantageously be greater than the angle ⁇ o .
  • FIG. 10 represents, referred to the TDC of the pistons, the timing diagrams of the main electrical signals associated with the sensor represented in FIG. 9.
  • the signals E1 and E2 are identical, their relative angular offset being equal to the value ⁇ o , the square signals 1 'and 2' of the signal E1 are shifted in advance by the static angle of advance 8.
  • the signal SO results from the temporal coincidence of the square signals 2 and a 'and the signals S2 and S1 consist of pulses which coincide with the rising edges of the square signals 1, 1 'and 2.2'.
  • the square signal SO results from the temporal coincidence of the signals 2 and a 'from the sequence of the signals E2 and E1.
  • the output Q of the flip-flop 151 is positioned at the high level by the rising edges of the signals 1 of the sequence of the signal E2 and positioned at the low level by the rising edges of the signal SO, the resulting square signal S3 has an angular duration of 180 degrees , this signal S3 is differentiated by the logic gate 152 to supply the signal S2 in synchronization pulses of the automatic advance circuits.
  • the output Q of the flip-flop 153 is positioned at the high level by the signals S2 and positioned at the low level by the rising edges of the signal E1, to supply the signal S4, finally the conjunction operation performed by the logic gate 154 makes it possible to supply the signal S1.
  • FIG. 12 which partially represents the electronic ignition system described in FIG. 5, we see, on the one hand, that the signal SO supplied by the element 105b makes it possible to control the electronic distributor 30 and, on the other hand, that the output signal Fo, supplied by the automatic advance circuits 40 at ignition is sent to the processing circuits 105b in order to inhibit the signals E1 and E2 supplied respectively by the detectors D1 and D2 of the sensor 105a for a time corresponding to the duration of the parasitic signals resulting from the ignition sparks.
  • the logic gate 150 already described, has a third input connected to the output T of the flip-flop 155.
  • the duration of the inhibition signal supplied by the flip-flop 155 can be of the order of a millisecond, which corresponds substantially to the duration of the ignition sparks of the engine.
  • the electronic distributor can be constituted by two logic gates of the "AND" type controlled directly by the signal S3.
  • an angular position sensor in its applications to multi-cylinder internal combustion engines.
  • the elements which constitute the electromechanical means of the sensor are robust and, consequently, perfectly adapted to the requirements of the industry of internal combustion engines and, on the other hand, the configuration of the electromechanical means can be suitable for different types of multi-cylinder engines; finally, the electrical signals supplied by the sensor are compatible with the various existing electronic ignition systems.
  • the invention is not limited, in its applications, to the synchronization of the circuits of an electronic ignition system; in particular, the output signals from the sensor can be used to provide, on the dashboard of a motor vehicle, the engine rotation speed information, or, these signals can be supplied to one or more angular speed discriminators to indicate the different engine rotation speeds.
  • the invention finds applications in the traction motor and stationary motor industry.

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Description

  • L'invention se rapporte à la technique de l'allumage des moteurs à combustion interne multicylindres; elle concerne, plus précisément, un capteur de position angulaire qui fournit une pluralité de signaux électriques permettant la synchronisation d'un système d'allumage électronique.
  • Un système d'allumage électronique, pour moteur à combustion interne comportant une pluralité de cylindres, comprend: des circuits d'avance automatique qui élaborent, à un instant déterminé, fonction du régime de fonctionnement du moteur, des signaux électriques permettant de déclencher séquen- tiellement, par l'intermédiaire d'un circuit de distribution, des générateurs d'étincelles étant reliées aux bougies d'ignition disposées dans les cylindres du moteur.
  • Dans un système d'allumage électronique, il est connu, dans le but d'assurer un fonctionnement parfait des circuits d'avance automatique sur l'ensemble des régimes d'utilisation du moteur, de mettre en oeuvre des circuits d'avance automatique comprenant deux canaux dont le fonctionnement s'exclut mutuellement; un premier canal qui opère durant les phases de démarrage et de ralenti du moteur, et un second canal qui opère durant la phase de croisière. Il est aussi connu, dans le but de réduire par un facteur deux le nombre de générateurs d'étincelles, de mettre en oeuvre des générateurs d'étincelles à secondaire jumelé.
  • Pour assurer la synchronisation d'un système d'allumage, comprenant notamment: des circuits d'avance automatique à l'allumage du type double canal et un circuit de distribution connecté à une pluralité de générateurs d'étincelles, il est nécessaire de disposer d'un capteur de mesure de la position des pistons, ou capteur de position angulaire, qui fournit trois séries de signaux électriques synchrones de la rotation du moteur:
    • - une première série de signaux qui indique les instants de passage des pistons en un point voisin du Point Mort Haut (PMH):
    • - une seconde série de signaux identiques à la première série; le déphasage relatif entre la première et cette seconde série étant au moins égal à l'angle d'avance maximal à commander;
    • - une troisième série de signaux qui permettent, de façon cyclique, le déclenchement séquentiel de générateurs d'étincelles à secondaire jumelé ou non.
  • De plus, on peut noter qu'il est souhaitable de pouvoir élaborer, à partir de l'une ou de la combinaison de ces séries de signaux: un signal continu proportionnel à la vitesse de rotation N du moteur, et éventuellement des signaux à deux états indiquant les régimes de rotation du moteur, par exemple les régimes de démarrage, de ralenti, de croisière et de survitesse ou encore une vitesse de consigne.
  • On connaît déjà, par la FR-A-2.374.528, un capteur de mesure de la position des pistons, couplé à un axe de sortie du moteur; ce capteur délivre trois séries de signaux électriques possédant les caractéristiques énumérées ci-dessus. Dans ce capteur, de l'art antérieur, des masselottes métalliques sont disposées sur un disque entraîné en rotation par le moteur, un couple de détecteurs décalés angulairement détecte le passage des masselottes et fournit deux séries de signaux électriques qui sont combinés, dans un circuit de coïncidence, dans le but de fournir des signaux de référence du cycle d'allumage du moteur. Dans ce type de capteur, on dispose de deux jeux de masselottes: un premier jeu de masselottes constitué de segments métalliques courts et un second jeu de masselottes constitué par des segments métalliques longs, dont l'arc est au moins égal à l'angle maximal d'avance à commander.
  • Un inconvénient de ce capteur réside dans le fait que, lorsque le diamètre du cercle, sur lequel sont positionnées ces masselottes est important, et que l'angle d'avance à commander est grand, donc corrélativement la longueur des segments du second jeu de masselottes alors, aux hautes vitesses de rotation du moteur, ce second jeu de masselottes est soumis à des forces mécaniques d'arrachement excessives.
  • Aussi, l'invention a-t-elle pour but de remédier au défaut précité en fournissant un capteur de mesure de la position des pistons, dans lequel toutes les masselottes métalliques sont identiques et de faibles dimensions.
  • Ainsi apparaît un premier avantage du capteur selon l'invention, dans lequel la faible masse des masselottes autorise leur positionnement sur un cercle de diamètre important.
  • Un second avantage résulte du fait que l'identité des masselottes simplifie les problèmes de production en série importante.
  • La présente invention a également pour objet un capteur dont les constituants électro- mécaniques peuvent être intégrés, aisément au moteur, en ce que les masselottes peuvent être disposées, par exemple, par des moyens de fixation simples, sur le volant du moteur ou le disque d'embrayage, et en ce que le couple de détecteurs peut être monté dans l'épaisseur du carter de protection du volant ou de l'embrayage.
  • Selon l'invention, un capteur de mesure de la position des pistons d'un moteur à combustion interne multicylindres équipé d'un système électronique d'ignition du mélange air/carburant admis dans les cylindres, comprenant des circuits électroniques d'avance automatique de type double canal un distributeur électronique et des générateurs d'étincelles connectés aux bougies d'ignition, comprend: un moyen électromécanique, couplé mécaniquement à un axe de sortie du moteur, fournissant des signaux électriques représentatifs de la position des pistons du moteur, et un moyen électronique de traitement de ces signaux de sortie fournissant des signaux de synchronisation du système électronique d'ignition; ce moyen électromécanique comprend: un jeu de M + 1 masselottes conductrices, toutes identiques et de faibles dimensions, entraîné en rotation par le vilebrequin du moteur, et deux détecteurs fixes, disposés en regard de la course des masselotes, qui délivrent deux signaux électriques identiques et déphasés entre eux d'une quantité déterminée, et, le moyen électronique comprend: un circuit logique de coïncidence qui combine les signaux de sortie des deux détecteurs pour fournir un signal de sortie correspondant au cycle d'ignition du moteur, et un premier et un second circuit logique connecté chacun à la sortie du circuit logique de coincidence d'une part et à la sortie du détecteur correspondant d'autre part et fournissant respectivement un signal de sortie correspondant aux instants de passage des pistons au voisinage du PMH des pistons dans les cylindres du moteur et un signal de sortie . correspondant aux instants de passage des pistons en un point antérieur au PMH des pistons dans les cylindres du moteur; le jeu de M + 1 masselottes conductrices comprend M masselottes principales régulièrement espacées angulairement et une (1) masselotte auxiliaire décalée angulairement par rapport à l'une des masselottes principales d'un angle φD, au moins égale à l'angle OA d'avance maximal à l'ignition du moteur.
  • D'autres caractéristiques et avantages que procure l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent, à titre explicatif mais nullement limitatif, des modes de réalisation de l'invention.
  • Sur ces dessins:
    • la Figure la représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, un capteur de position angulaire de l'art antérieur;
    • - la figure 1 b représente les chronogrammes des signaux de sortie fournis par le capteur de la figure 1 a;
    • - la Figure 2a représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, un capteur de position angulaire, selon l'invention;
    • - la Figure 2b représente les chronogrammes des signaux élaborés et fournis par un capteur de position angulaire, selon l'invention;
    • - la Figure 3a représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, un mode de réalisation des moyens électroniques d'un capteur de position angulaire selon l'invention;
    • - les Figures 3b et 3c représentent les chronogrammes des signaux électriques élaborés par les moyens electroniques;
    • -la Figure 4 représente, en vue latérale, un mode de réalisation d'un détecteur;
    • - la Figure 5 représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, un exemple d'application d'un capteur selon l'invention à un moteur quatre cylindres équipé d'un système d'allumage électronique.
    • - la Figure 6 représente, sous une forme schématique, la configuration des moyens électromécaniques d'un capteur destiné à un moteur comportant trois groupes de deux cylindres;
    • - la Figure 7 représente, sous une forme schématique, la configuration des moyens mécaniques d'un capteur dont les masselottes sont entraînées en rotation par l'arbre de distribution du moteur.
    • - la Figure 8 représente, sous la forme d'une courbe, une foi typique d'avance à l'allumage, en fonction de la vitesse de rotation du moteur,
    • - la Figure 9 représente, sous la forme d'un schéma synoptique simplifié, une variante de réalisation du capteur de position angulaire représenté sur la figure 2a.
    • - la Figure 10 représente les chronogrammes des principaux signaux électriques associés au capteur représenté sur la figure 9,
    • - la Figure 11 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation des circuits électroniques, de traitement du capteur représenté sur la Figure 9,
    • --la Figure 12 représente sous la forme d'un schéma synoptique, une variante de réalisation du système électronique d'allumage équipé d'un capteur de position angulaire, selon l'invention,
    • - la Figure 13 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation des circuits électroniques permettant d'inhiber les signaux parasites résultant du rayonnement électromagnétique des générateurs d'étincelles.
  • Dans la description qui va suivre, on considérera que les connaissances de base relatives aux moteurs à combustion interne multicylindres sont largement disponibles dans les ouvrages techniques disponibles.
  • La Figure 1 a représente, sous une forme schématique simplifiée, un capteur de l'art antérieur, destiné à équiper un moteur qui comporte deux groupes de deux cylindres associés à deux générateurs d'étincelles à secondaire jumelé. Ce capteur comprend essentiellement:
    • - un disque C entraîné en rotation autour d'un axe central 0, par le vilebrequin du moteur; sur la périphérie de ce disque sont disposées deux masselottes métalliques, une masselotte M1 d'arc φ1 et une masselotte M2 d'arc φ2; l'espacement angulaire entre les masselottes M1 et M2 étant égal à 180°;
    • - un couple de détecteurs fixes; un détecteur D1 et un détecteur D2 disposés en regard de la course des masselottes M1 et M2, l'espacement angulaire relatif entre ces deux détecteurs étant égal à un arc φD; le détecteur D1 fournit un signal de sortie E1 et le détecteur D2 fournit un signal de sortie E2.
    • - un circuit électronique de coïncidence comportant deux entrées: une première entrée reliée à la sortie du détecteur D1 et une seconde entrée reliée à la sortie du détecteur D2; ce circuit électronique fournit un signal de sortie Eo.
  • Par construction, l'espacement angulaire relatif φD des deux détecteurs a une valeur supérieure à l'angle d'avance maximal φA à commander; la valeur de l'arc φ1 est inférieure à la valeur φD et la valeur de l'arc 02 est supérieure à la valeur φD; le sens de rotation du disque C est indiqué par la flèche; des moyens étant prévus pour assurer le calage angulaire relatif entre le disque C et le couple des détecteurs D1 et D2.
  • La figure 1b représente les chronogrammes des signaux de sortie du capteur de la figure 1 a. On peut rappeler qu'un cycle d'allumage du moteur correspond à deux révolutions du vilebrequin, en conséquence, un cycle complet d'allumage correspond à une rotation de 720° du disque C.
  • Sur la figure 1b, le signal E2, considéré pendant un cycle d'allumage, est constitué de deux créneaux 2 correspondant au passage de la masselotte M2 devant le détecteur D2 et deux créneaux 1 correspondant au passage de la masselotte M1 devant le détecteur D2.
  • Le signal E1 est constitué par une séquence de créneaux identiques 1', 2', aux créneaux 1,2, cette séquence étant déphasée en retard d'un angle φD. Le signal EO résulte de la conjonction logique des signaux E1 et E2. Les fronts montants des signaux E1 et E2 définissent les instants de synchronisation du circuit d'avance automatique et les fronts descendants du signal EO peuvent être utilisés pour synchroniser un circuit de distribution de signaux de déclenchement des générateurs d'étincelles.
  • Sur la figure 1 b ont été indiqués en pointillés les repères PMH qui sont situés au voisinage des fronts montants du signal E1; le déphasage entre les PMH et les fronts montants du signal E1 étant égal à l'angle 5 de calage statique.
  • La figure 2a représente, sous une forme schématique fonctionnelle, un capteur, conforme à l'invention, destiné à équiper un moteur comportant deux groupes de deux cylindres, chacun de ces groupes étant alimenté par un générateur d'étincelles à secondaire jumelé; ce capteur, conforme à l'invention, comporte:
    • - des moyens électromécaniques 105a comprenant trois masselottes identiques: deux masselottes principales: une masselotte M1 et une masselotte M2 diamétralement opposées et une masselotte auxiliaire Mα indentique aux masselottes M1 et M2, cette masselotte Ma étant décalée angulairement par rapport à la masselotte M2 d'un arc φD; un couple de détecteurs D1 et D2 fixes, dont l'espacement relatif est égal à l'angle φD déjà défini.
    • - des moyens électroniques 105b comprenant trois circuits: un circuit logique de coïncidence 110 comportant deux entrées: une première entrée reliée à la sortie du détecteur D1 et une seconde entrée connectée au détecteur D2; un premier circuit logique 120 comportant également deux entrées, une première entrée reliée à la sortie du détecteur D1 et une seconde sortie reliée à la sortie du circuit logique de coïncidence 110, enfin un second circuit logique 130, comportant également deux entrées, une première entrée reliée à la sortie du détecteur D2 et une seconde entrée reliée à la sortie du circuit logique de coïncidence 110.
  • Sur la figure 2a, les trois masselottes M1, M2 et Ma sont disposées, par l'intermédiaire de moyens de fixation, sur un élément tournant V, entraîné en prise directe par l'axe A du vilebrequin du moteur, par exemple, l'élément tournant peut être constitué par le volant du moteur. Le coupleur de détecteurs D1 et D2 est disposé dans l'épaisseur d'un boitier B, ce boitier B ou élément fixe peut être constitué par le carter de protection du volant, représenté partiellement sur cette figure 2a. Les signaux électriques de sortie des détecteurs D1 et D2 sont respectivement les signaux E1 et E2, et les signaux de sortie des circuits 110, 120 et 130 sont respectivement les signaux S0, S1 et S2.
  • La figure 2b représente les chronogrammes des principaux signaux du capteur de la figure 2a, considérés pendant un cycle d'allumage du moteur. Le signal E2 est formé par la séquence des signaux en créneaux 2, a et 1 résultant du passage des masselottes M2, Mα et M1 devant le détecteur D2. Le signal E1 est formé par la séquence des signaux 2', a' et 1', résultant du passage des masselottes respectives M2, Mα et M1 devant le détecteur D1. Le signal SO résulte de la conjonction logique des signaux E1 et E2, tandis que le signal S2, élaboré par le circuit 120 résulte de la combinaison logique des signaux E2 et SO et le signal S1, élaboré par le circuit 130, résulte de la combinaison logique des signaux E1 et S0. Les fronts montants des signaux S1 et S2 permettent de synchroniser les circuits d'avance automatique et les fronts descendants du signal SO permettent de synchroniser le circuit de distribution des signaux de déclenchement du générateur d'étincelles.
  • La fréquence de répétition des signaux générés par le capteur étant proportionnelle à la vitesse de rotation N du moteur, ces signaux peuvent être exploités pour élaborer un signal représentatif de la vitesse de rotation N; la phase relative des signaux E1 et E2 générés par le capteur peut être, éventuellement, exploitée pour déterminer les différents régimes de rotation du moteur. Sur cette figure, l'angle à de calage statique de l'allumage est indiqué avec une valeur négative; il faut toutefois comprendre que la grandeur de cet angle δ peut être nulle, positive ou négative.
  • Par construction, selon le type de moteur considéré, les masselottes et les détecteurs peuvent être positionnés de façon à satisfaire aux conditions de calage de l'allumage, alors un tel capteur n'exige pas nécessairement des moyens auxiliaires de calage. Sur la figure 2a, les masselottes ont été représentées sous la forme de segments d'arc, toutefois, d'autres formes de masselottes sont envisageables, par exemples cylindriques, comportant ou non des méplats. Les moyens de fixation de ces masselottes peuvent être constitués par un élément fileté qui se visse dans l'épaisseur de la masse du volant. Les masselottes métalliques peuvent être réalisées en un métal de même nature que celui dont est constitué l'élément tournant sur lequel sont disposées ces masselottes. La grandeur de l'arc φ1 peut être de quelques degrés, et la grandeur de l'angle φD de plusieurs dizaines de degrés, avec une valeur extrême de 90° dans l'exemple de réalisation décrit. Dans la pratique, le diamètre de l'élément V se situe entre 150 et 300 mm.
  • La figure 3a représente, sous une forme fonctionnelle, un mode de réalisation des circuits logiques 110, 120 et 130 représentés sur la figure 2a, et les figures 3b et 3c représentent des chronogrammes des principaux signaux d'entrée/sortie des composants de la figure 3a.
  • Sur cette figure 3a, le circuit logique de coïncidence 110 est constitué par une porte logique 1 1 du type "NON ET" (NAND selon la convention anglo-saxonne) à deux entrées: une première entrée qui reçoit le signal de sortie È1 du détecteur D1 et une seconde entrée qui reçoit le signal de sortie E2 du détecteur D2; la sortie de cette porte est complémentée par un inverseur 112 dont le signal de sortie est le signal S0.
  • Le circuit logique 120 comprend les composants suivants: un inverseur 121, deux bascules bistables 122 et 123, une porte logique 124 du type "NON OU" (NOR selon la convention anglo-saxonne) et un inverseur 125. Le fonctionnement de ce circuit 120 sera maintenant décrit en regard de la figure 3b. Le front montant du signal S0, appliqué à l'entrée S de la bascule 122, positionne la sortie Q122 au niveau haut; le front descendant du signal E1.α complémenté par l'inverseur 121 est appliqué à l'entrée C de la bascule 122 et échantillonne le niveau de l'entrée D qui est référencée au niveau bas. La bascule 123, par son entrée C, échantillonne l'entrée D, qui est reliée à la sortie Q122, par l'action des fronts descendants du signal E1, le créneau El.2 positionne ainsi la sortie Q123 au niveau haut et le créneau E1.α positionne cette sortie Q123 au niveau bas. La réunion logique dans la porte NOR 124 à trois entrées, complémentée par l'inverseur 125, des trois signaux E1, Q122 et Q123 fournit le signal de sortie S1; les fronts montants des créneaux de ce signal S1 fournissent les signaux effectifs de synchronisation des circuits d'avance automatique.
  • Le circuit logique 130 comprend les composants suivants: un inverseur 131, trois bascules bistables 132, 133 et 134 et une porte NOR 135 complémentée par un inverseur 136. Le fonctionnement de ce circuit logique 130 sera, maintenant, décrit en regard de la figure 3c. Le front montant des créneaux qui constituent le signal SO appliqué à l'entrée S de la bascule 132 positionne la sortie Q132 au niveau haut, les fronts descendants du signal E2.1 (E2 complémenté par l'inverseur 131) appliqué à l'entrée C de la bascule échantillonnent le niveau de l'entrée D qui est référencée au niveau bas. Le front montant des créneaux du signal SO qui est appliqué, aussi, à l'entrée S de la bascule 133 positionne la sortie 0133 de cette dernière au niveau haut; les fronts descendants du signal E2.2 .(signal E2 complémenté par l'inverseur 131) appliqué à l'entrée C échantillonnent le niveau de l'entrée D qui est reliée à la sortie Q 132 permettant ainsi de repositionner la bascule 133 au niveau bas. L'entrée D de la bascule 134 est échantillonnée par son entrée C par les fronts descendants des créneaux qui constituent le signal E2, 2, l'entrée D de la bascule 134 étant reliée à la sortie Q de la bascule 133; en conséquence, la sortie 0 de la bascule 134 est positionnée au niveau haut par les fronts descendants des créneaux E2.2 et au niveau bas par les fronts descendants des créneaux E2.a et E2.1. La réunion logique dans la porte NOR 135, à trois entrées, dont la sortie est complémentée par l'inverseur 136, des trois signaux E2, Q 133 et Q134 fournit le signal S2, les fronts montants de ce signal S2 fournissent les signaux effectifs de synchronisation des circuits d'avance automatique.
  • Les circuits logiques qui viennent d'être décrits ci-dessus peuvent être, aisément, réalisés à partir de composants logiques intégrés, tels que des portes NAND ou NOR et des bascules D, disponibles commercialement en boitiers standards.
  • La figure 4 représente un mode de réalisation des détecteurs D1 et D2 d'un capteur conforme à l'invention; ces deux détecteurs sont identiques et du type détecteur de proximité mettant en oeuvre un oscillateur haute fréquence dont le circuit oscillant est amorti par la proximité d'un objet métallique. Un détecteur D comprend:
    • - un corps métallique 140, creux, à l'intérieur duquel sont disposés les circuits électroniques, notamment, en protubérance, le circuit oscillant 141; ce corps 140 comporte: un moyen de fixation 142 dans l'épaisseur du carter du volant, ce moyen de fixation peut être constitué, par exemple, par une embase filetée, un moyen de serrage 143 constitué, par exemple, par une tête six pans,
    • - des moyens de liaison électrique comprenant: un cordon bifilaire 144 terminé par une prise 145, comportant une sortie signal 145a et une entrée alimentation en énergie 145b; et une cosse rivetée 146 qui peut être reliée, si nécessaire, à la masse électrique du moteur.
  • Les circuits électroniques du détecteur de proximité, qui sont connus en soi, ne seront pas décrits, du fait qu'ils sont disponibles commercialement selon une technologie intégrée.
  • On décrira maintenant une application d'un capteur de mesure de la position des pistons à un système d'allumage électronique.
  • La figure 5 représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, un système complet d'allumage électronique pour moteur à combustion à quatre cylindres dans lequel sont intégrés les moyens électro-mécaniques 105a d'un capteur conforme à l'invention.
  • Le moteur 10 comporte quatre cylindres C1 à à C4 représentés en pointillés. Dans les cylindres sont disposés quatre bougies d'ignition B1 à B4; le vilebrequin 11 comporte quatre manetons 12 qui entraînent quatre bielles 13 reliées aux quatre pistons P 1 à P4, les deux pistons P et P4 constituant un premier groupe de pistons et les pistons P2 et P3 constituant un second groupe de pistons; on considère que le cycle d'allumage de moteur correspond à la séquence 1, 3, 4, 2.
  • Le vilebrequin 11 entraîne un volant V sur lequel est disposé un jeu de masselottes, formé de trois masselottes, comme représenté sur la figure 2a.
  • Sur le carter de protection du volant sont disposés les détecteurs D1 et D2, déjà décrits sur la figure 4; les signaux de sortie de ces détecteurs sont appliqués aux entrées des moyens électroniques 105b du capteur; ces moyens électroniques fournissent les signaux de synchronisation SO, S1 et S2, comme décrit précédemment. Deux générateurs d'étincelles 20a et 20b, à secondaire jumelé, alimentent les bougies, les deux sorties du générateur 20b étant reliées aux bougies B1 et B4 du premier groupe de pistons et les deux sorties du générateur 20a étant reliées aux bougies B2 et B3 du second groupe de pistons.
  • Le circuit de distribution 30 assure, de manière cyclique, le déclenchement séquentiel des générateurs d'étincelles 20a et 20b; il comporte deux entrées, une première entrée qui reçoit le signal de synchronisation SO et une seconde entrée qui reçoit les impulsions de déclenchement FO fournies par les circuits 40 d'avance automatique à l'allumage; ce circuit de distribution 30 comporte deux sorties, correspondant aux deux états possibles, une première sortie fournissant des impulsions de déclenchement F1 au générateur 20a et une seconde sortie fournissant des impulsions de déclenchement F2 au générateur 20b.
  • Les circuits 40 d'avance automatique à l'allumage permettent, d'une part, en deçà d'une vitesse de rotation NO déterminée du moteur, de transférer directement, à la sortie F0, les fronts montants des créneaux qui constituent le signal S1 d'entrée et, d'autre part, au-delà de la vitesse de rotation NO, de transférer avec un retard, fonction du régime de fonctionnement du moteur, à la sortie FO, les fronts montants des créneaux qui constituent le signal d'entrée S2. La grandeur du retard de temps introduit par les circuits 30 est contrôlée par un signal d'ordre d'avance Vm élaboré par un circuit 50 de calcul. Ce circuit de calcul peut être d'un type connu; il permet de traduire des signaux de mesure d'entrée V1, V2 .... Vn, représentatifs du régime de fonctionnement du moteur en un signal Vφ d'ordre d'avance/retard.
  • La configuration des masselottes métalliques d'un capteur de position angulaire, selon l'invention, doit être adaptée en fonction du nombre de groupes de deux cylindres que comporte le moteur.
  • La figure 6, dans un but illustratif, représente, sous une forme schématique, les moyens électromécaniques 105a d'un capteur de position angulaire, selon l'invention, destiné à équiper un moteur six cylindres comprenant trois groupes de deux cylindres, ce capteur permettant de synchroniser un système d'allumagé électronique comprenant des circuits d'avance automatique double canal, un circuit de distribution à trois états et trois générateurs d'étincelles à secondaire jumelé. Le jeu des masselottes M, toutes identiques, comprend les masselottes principales Ml, M2 et M3 dont l'espacement angulaire relatif est égal à 120°; la masselotte auxiliaire Mα est décalée angulairement d'un angle φD égal à l'angle d'espacement relatif des deux détecteurs D1 et D2, la grandeur de cet angle φD ayant une valeur au moins égale à l'angle d'avance maximal à commander. Les moyens électroniques du capteur ne sont pas représentés sur cette figure 6 et demeurent identiques à ceux décrits sur la figure 2a.
  • D'une façon générale, il faut rappeler que, lorsque les masselottes sont entraînées en rotation en prise directe sur le vilebrequin du moteur, il est toujours nécessaire de disposer de générateurs d'étincelles à secondaire jumelé. La configuration des moyens électromécaniques, adaptés à un moteur huit cylindres se déduit directement de ce qui a été décrit précédemment.
  • La configuration des moyens électro- mécaniques d'un capteur de position angulaire, selon l'invention, doit être modifiée lorsque les masselottes sont entraînées en rotation par . l'arbre de distribution du moteur dont la vitesse de révolution est égale à la valeur moitié de celle du vilebrequin.
  • La figure 7, dans un but d'illustration, représente, sous une forme schématique, la configuration des moyens électromécaniques 105a d'un capteur de position angulaire destiné à un moteur quatre cylindres équipé d'un système d'allumage comprenant deux générateurs d'étincelles à secondaire jumelé. Le jeu de masselottes est constitué par un premier couple de masselottes principales M 1 et M'1, diamétralement opposées, et un second couple de masselottes principales identiques M2 et M'2, orthogonal au premier couple. Les masselottes auxiliaires Ma et M'α, identiques aux masselottes principales précédentes, sont décalées angulairement, d'un angle f dont la valeur est égale à la moitié de l'angle φD représenté sur ia figure 2a, de même l'espacement angulaire relatif des deux détecteurs D1 et D2 est aussi égal à ia valeur φ'D. Les moyens électroniques 105b du capteur tel que décrit précédemment à la figure 2a demeurent identiques. Lorsque le moteur est équipé de quatre générateurs d'étincelles à secondaire simple (l'une des sorties du secondaire étant reliée à la masse), il faut éliminer l'une des masselottes complémentaires Mα ou M'α et disposer d'un circuit de distribution des signaux de déclenchement des générateurs d'étincelles, capable de prendre quatre états. La configuration des moyens électromécaniques à un moteur multicylindres se déduit directement de ce qui vient d'être décrit ci-dessus.
  • Dans le capteur de position des pistons tel qu'il vient d'être décrit, la masselotte métallique auxiliaire Ma est décalée angulairement en retard sur la masselotte principale associée M2; selon une variante de réalisation, cette masselotte Ma peut être décalée angulairement en avance sur la masselotte principale associée M2. Dans tout système électronique d'allumage pour moteur à combustion interne, se pose le problème des interférences électromagnétiques entre les générateurs d'étincelles disposés à la sortie du système et le capteur de position des pistons qui constitue l'un des éléments d'entrée de ce système; ces interférences électromagnétiques génèrent des signaux électriques parasites à l'instant de la rupture du courant magnétique traversant les enroulements primaires des bobines très haute tension reliées aux bougies d'ignition du moteur. Pour certains modèles de moteurs à combustion interne, la grandeur de l'angle d'avance statique peut être positive et l'angle d'avance dynamique minimale peut être nul ou même négatif, correspondant à un retard à l'ignition du moteur comme indiqué, à titre d'exemple illustratif sur la figure 8 qui représente, sous la forme d'une courbe, une loi d'avance typique en fonction de la vitesse de rotation du moteur.
  • Dans ce qui va suivre, on décrira un mode de réalisation d'un capteur de la position pour lequel la masselotte auxiliaire est décalée angulairement en avance sur la masselotte principale associée, ce capteur comprenant en outre des moyens permettant d'inhiber l'effet des signaux parasites induits par le rayonnement électromagnétique des générateurs d'étincelles.
  • La figure 9 représente, sous la forme d'un schéma simplifié, une variante de réalisation d'un capteur de position selon l'invention, ce capteur permettant de synchroniser les circuits d'avance à l'allumage et le distributeur électronique d'un système électronique d'allumage destiné à un moteur à combustion interne à quatre cylindres, ce capteur comprenant:
    • - des moyens électromécaniques 105a comprenant, d'une part, un jeu de masselottes conductrices, disposé sur un disque entraîné en rotation synchrone par le vilebrequin du moteur, ce jeu de masselottes comportant des masselottes principales M1 et M2 diamétralement opposées et une masselotte auxiliare Ma disposée angulairement en avance d'une quantité 0, sur la masselotte associée M2, le sens de rotation du disque étant donné par la direction de la flèche et, d'autre part, un couple de détecteurs D1 et D2, disposé de façon ordonnée, en regard de la course des masselottes, l'espacement angulaire relatif φo des deux détecteurs étant égal sensiblement à l'angle φ1; ces détecteurs D1 et D2 délivrent respectivement des signaux électriques E1 et E2 aux instants de passage des masseloftes,
    • - des moyens électroniques de traitement 105b des signaux de sortie El et E2 des détecteurs D1 et D2, ces moyens électroniques comprenant, notamment, un circuit logique de coïncidence des signaux E1 et E2 qui fournit le signal de sortie SO permettant de synchroniser le distributeur électronique, et, des circuits permettant d'inhiber les signaux résultant du passage de la masselotte Ma devant les détecteurs D1 et D2.
  • L'espacement angulaire relatif φ1 entre les masselottes M2 et Mα peut être avantageusement supérieur à l'angle φo.
  • La figure 10 représente, référés au PMH des pistons, les chronogrammes des principaux signaux électriques associés au capteur représenté sur la figure 9. Les signaux E1 et E2 sont identiques, leur décalage angulaire relatif étant égal à la valeur φo, les signaux carrés 1' et 2' du signal E1 sont décalés en avance de l'angle statique d'avance 8. Le signal SO résulte de la coïncidence temporelle des signaux carrés 2 et a' et les signaux S2 et S1 sont constitués d'impulsions qui coïncident avec les fronts montants des signaux carrés 1, 1' et 2,2'.
  • La figure 11 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation des moyens électroniques de traitement 105b des signaux de sortie E1 et E2 du capteur de position angulaire 105a représenté sur la figure 9; ces moyens électroniques comprenant:
    • - une première porte logique 150 du type ET, cette porte logique recevant, sur une première entrée, le signal de sortie E2 du détecteur D2 et, sur une seconde entrée, le signal de sortie E1 du détecteur D1; elle fournit le signal SO permettant de synchroniser le distributeur électronique du système d'allumage,
    • - une première bascule 151 du type "D" dans laquelle l'entrée de donnée (D) est polarisée au niveau haut, l'entrée d'horloge (C) reçoit le signal E2 et l'entrée de remise à zéro (R) est reliée à la sortie de la porte logique 150.
    • - un circuit de détection des transitions du niveau du signal de sortie fourni par la sortie 0 de la bascule 151, ce circuit de détection comprenant une porte logique 152 du type "OU EXCLUSIF", les deux entrées de cette porte étant reliées à la sortie Q de la bascule 151, la première entrée en liaison directe, la seconde à travers une cellule de retard formée par la résistance R1 et la capacité C1; ce circuit de détection fournit le signal de sortie E2 en impulsions permettant de synchroniser les circuits d'avance automatique,
    • - une seconde bascule 153 du type "D", dans laquelle l'entrée de donnée (D) est polarisée au niveau bas, l'entrée d'horlage (C) reçoit le signal E1 et l'entrée de mise au niveau haut (S) est reliée à la sortie de la porte logique 152.
    • - une seconde porte logique 154 du type "ET", dans taquette une première entrée est reliée à la sortie Q de la bascule 153 et une seconde entrée reçoit le signal E1; cette porte logique fournit le signal en impulsions E1 permettant de déclencher les générateurs d'étincelles au point d'avance statique.
  • On décrira maintenant, en regard des chronogrammes des signaux de la figure 10, le fonctionnement des circuits électriques représentés sur la figure 11.
  • Le signal carré SO résulte de la coïncidence temporelle des signaux 2 et a' de la séquence des signaux E2 et E1. La sortie Q de la bascule 151 est positionnée au niveau haut par les fronts montants des signaux 1 de la séquence du signal E2 et positionnée au niveau bas par les fronts montants du signal SO, le signal carré S3 résultant a une durée angulaire de 180 degrés, ce signal S3 est différentié par la porte logique 152 pour fournir le signal S2 en impulsions de synchronisation des circuits d'avance automatique. La sortie Q de la bascule 153 est positionnée au niveau haut par les signaux S2 et positionnée au niveau bas par les fronts montants du signal E1, pour fournir le signal S4, enfin l'opération de conjonction réalisée par la porte logique 154 permet de fournir le signal S1. On voit donc, maintenant, plus clairement, les fonctions de ces circuits de traitement, d'une part, élaborer un signal de synchronisation du cycle d'ignition du moteur, d'autre part, éliminer les signaux a et a' résultant du passage de la masselotte Ma devant les détecteurs D1 et D2.
  • On décrira maintenant un moyen électronique permettant d'inhiber les signaux parasites induits sur la sortie des détecteurs D1 et D2 par le rayonnement électromagnétique des bobines des générateurs d'étincelles 20a et 20b. Si l'on se reporte à la figure 12 qui représente partiellement le système électronique d'allumage décrit à la figure 5, on voit, d'une part, que le signal SO fourni par l'élément 105b permet de commander le distributeur électronique 30 et, d'autre part, que le signal de sortie Fo, fourni par les circuits d'avance automatique 40 à l'allumage est envoyé aux circuits de traitement 105b dans le but d'inhiber les signaux E1 et E2 fournis respectivement par les détecteurs D1 et D2 du capteur 105a pendant un temps correspondant à la durée des signaux parasites résultant des étincelles d'allumage.
  • La figure 13 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation des circuits d'inhibition des signaux parasites; ces circuits comportent:
    • - une bascule 155 du type "D", dans laquelle l'entrée de donnée (D) est polarisée, au niveau haut, l'entrée d'horloge (C) reçoit les signaux de sortie FO fournis par les circuits d'avance automatique 40, la sortie Q est reliée, par l'intermédiaire d'un réseau de retard, à l'entrée de remise à zéro (R) pour constituer une bascule monostable dont la durée est proportionnelle au produit de la valeur de la résistance R2 et de la valeur de la capacité C2,
    • - une porte logique 156 du type "ET" dont une première entrée reçoit le signal E2 et une seconde entrée est reliée à la sortie Q de la bascule 155, la sortie de cette porte 156 est reliée à l'entrée d'horloge (C) de la bascule 151 déjà décrite.
  • La porte logique 150 déjà décrite, comporte une troisième entrée reliée à la sortie T de la bascule 155.
  • Dans la pratique, la durée du signal d'inhibi- tion fourni par la bascule 155 peut être de l'ordre de la milliseconde, ce qui correspond sensiblement à la durée des étincelles d'ignition du moteur.
  • On pourra noter que, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, le distributeur électronique peut être constitué par deux portes logiques du type "ET" commandées directement par le signal S3.
  • On voit maintenant, plus clairement, les avantages procurés par un capteur de position angulaire, selon l'invention, dans ses applications aux moteurs à combustion interne multicylindres. D'une part, les éléments qui constituent les moyens électromécaniques du capteur sont robustes et, par voie de conséquence, parfaitement adaptés aux exigences de l'industrie des moteurs à combustion interne et, d'autre part, la configuration des moyens électromécaniques peut être adaptée à différents types de moteurs multicylindres; enfin, les signaux électriques fournis par le capteur sont compatibles avec les différents systèmes électroniques d'allumage existants.
  • L'invention n'est pas limitée, dans ses applications, à la synchronisation des circuits d'un système d'allumage électronique; notamment, les signaux de sortie du capteur peuvent être exploités pour fournir, sur le tableau de bord d'un véhicule automobile, l'information de vitesse de rotation du moteur, ou, ces signaux peuvent être fournis à un ou plusieurs discriminateurs de vitesse angulaire afin d'indiquer les différents régimes de rotation du moteur.
  • L'invention trouve des applications dans l'industrie des moteurs de traction et des moteurs fixes.

Claims (7)

1. Capteur de mesure (105a, 105b) de la position des pistons (P) d'un moteur (10) à combustion interne multicylindres (C) équipé d'un système électronique d'ignition (20, 30, 40) comprenant des circuits électroniques d'avance automatique de type double canal un distributeur électronique et des générateurs d'étincelles connectés aux bougies d'ignition, ce capteur comprenant un jeu de masselottes conductrices entraîné en rotation synchrone par un axe de sortie du moteur, deux détecteurs fixes et un moyen électronique de traitement des signaux de sortie de ces détecteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen électromécanique (105a) incluant: un jeu de M + 1 masselottes conductrices, toutes identiques et de faibles dimensions, entraîné en rotation par le vilebrequin (11) du moteur, et deux détecteurs fixes (D,, D2) disposés en regard de la course des masselottes, qui délivrent deux signaux électriques (El, E2) identiques et mutuellement déphasés, et, un moyen électronique (105b) de traitement des signaux de sortie de ces deux détecteurs, ce moyen electro- nique incluant: un circuit logique de coïncidence (110) combinant les signaux de sortie des deux détecteurs et fournissant un signal de sortie (So) corespondant au cycle d'ignition du moteur, un premier et un second circuit logique (120, 130) connecté chacun à la sortie du circuit logique de coïncidence (110) d'une part et à la sortie du détecteur (D,, D2) correspondant d'autre part et fournissant respectivement: un signal de sortie (S,) correspondant aux instants de passage des pistons au voisinage du PMH des pistons dans les cylindres du moteur et un signal de sortie (S2) correspondant aux instants de passage des pistons en un point antérieur au PMH des pistons dans les cylindres du moteur, et en ce que ce jeu de M + 1 masselottes conductrices comprend M masselottes principales (M1,.., Mi) régulièrement espacées angulairement et une (1) masselotte auxiliaire (Ma) angulairement décalée par rapport à l'une des masselottes principales d'un angle φD au moins égal à l'angle φA d'avance maximal à l'ignition du moteur.
2. Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur étant d'un type comprenant un nombre pair de cylindres associés électriquement par paire, le jeu de M + 1 masselottes comprend un nombre (M) de masselottes principales (M1,... Mi) égal au nombre de paires de cylindres du moteur.
3. Capteur de position selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sens de rotation du moteur étant déterminé, la masselotte auxiliaire (Ma) est décalée angulairement en retard sur la masselotte principale correspondante.
4. Capteur de position selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sens de rotation du moteur étant déterminé, la masselotte auxiliaire (Mα) est décalée en avance sur la masselotte principale correspondante.
5. Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jeu de M + 1 masselottes conductrices est monté mécaniquement à la périphérie du volant d'inertie du moteur et en regard des deux détecteurs.
6. Capteur de position selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux détecteurs sont montés dans l'épaisseur du carter de ce volant d'inertie.
7. Capteur de position selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux détecteurs sont d'un type incluant un autooscillateur amorti par la présence d'un corps conducteur.
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