EP0559540A1 - Dispositif d'allumage électronique à bobine pour moteur à allumage commandé - Google Patents
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Definitions
- the subject of the present invention is an ignition device controlled by spark plugs, for an internal combustion engine, of the so-called “electronic” type, comprising a calculation and control unit, such as a microprocessor, controlling a cut-off switch placed in the primary charge circuit of a coil from a source, such as the battery of a vehicle equipped with the engine.
- a calculation and control unit such as a microprocessor, controlling a cut-off switch placed in the primary charge circuit of a coil from a source, such as the battery of a vehicle equipped with the engine.
- the start time of the charge can thus be optimally adjusted by the control unit.
- the invention aims in particular to provide a device of the above type allowing the control unit to have information on the duration of the spark between the spark plug electrodes, without this requiring additional output to the control unit.
- the invention proposes in particular a device which further comprises means for transposing the primary voltage to form the image of the secondary voltage and supply, on said output, a signal when the secondary voltage becomes less than a determined threshold indicating the end of the spark at the candle.
- transposition means allows the control unit to detect an abnormal state (short circuit or open circuit), revealed by the maintenance of the arc voltage for a duration greater than or less than a range that the experience revealed as normal.
- arc voltage for a period of between approximately 0.4 ms and 2 ms will indicate correct operation; an arc voltage for less than 0.4 ms will indicate a high probability of open circuit while an arc voltage of a duration greater than 2 ms will indicate a high probability of short circuit.
- the transposition means can in particular use the fact that, when the current at the primary is canceled, the difference between the voltage V p at the terminals of the primary and the voltage of the source Vbat is equal to the voltage at the secondary V s , divided by the transformation ratio N.
- a transposition circuit using this observation can in particular include, in series between the terminal of the primary not connected to the source and the ground, the emitter-collector junction of a transistor whose collector resistances and d emitters are proportioned so that the voltage across one of the resistors is representative of the difference between the voltage across the primary and the source voltage.
- This arrangement makes it possible in particular, by comparing the voltage representative of the secondary voltage to several thresholds, to determine the characteristics of the arc, for example by taking into account that the ionization voltage (generally of the order of 10 KVolts) is significantly higher than the arc holding voltage, generally between 500 and 1000 Volts.
- the signals indicating the successive passage to the various thresholds can still be transmitted on the same output.
- precise information on the spark voltage can be provided to the calculation and control unit by digitizing the voltage representative of the secondary voltage.
- the diagnostic means (means for detecting the passage of a load current above a threshold and means for transposition) may be common to all of the coils.
- the measurement of the spark duration can be taken into account by the calculation and control unit to adjust the primary current at which the cut is made, this in order to guarantee for example a sufficient spark duration to avoid unburned.
- the device is intended for the ignition of a combustion chamber of an internal combustion engine, equipped with at least one spark plug 10 placed in series with the secondary 12 of a coil. 14.
- the primary 16 of the coil is connected to a power source (vehicle battery in general), of voltage Vbat.
- the current I p which flows through the primary 16 is controlled by a power switch 18.
- a resistor 20 is connected in series between the switch 18 and the ground so as to provide a voltage at its terminals V representative of the current I p .
- the switch 18 is controlled on closing and opening by a calculation and control unit 22, generally comprising a microprocessor, fixing the instant T0 of closing of the switch and the instant T2 of opening.
- This switch can be controlled by the unit 22 by means making it possible to avoid the appearance of a pre-spark, of the kind described in French patent application No. 92 02300.
- the device of FIG. 1 comprises detection means providing a signal when the current I p of charge in the primary exceeds a determined value I1, equal for example to 4.5 Amperes when the current I2 to be cut to obtain a quality spark satisfactory is 6 Amps.
- detection means include a comparator 24, one input of which receives the voltage V across the resistor 20 and the other of a reference voltage V r1 .
- V d applied to the diagnostic input of the calculation and control unit 22 goes from the logic voltage V cc (+ 5 volts for example) to zero when I p exceeds the value I1.
- the unit 22 can determine the time t2 necessary to arrive at the current I2 and, for the next ignition, determine T0 appropriately.
- the means for transposing the device in FIG. 1 include, for example, from the junction between the primary 16 and the switch 18, the emitter-collector junction of a bipolar transistor 26, of PNP type, and the resistors of transmitter and collector 28 and 30, with respective values R e and R c .
- a capacitor 30 of low value (100 nF for example) is advantageously placed in parallel with the resistor 30, to ensure filtering.
- the voltage V c is an image of the spark voltage at the secondary, when the current I p is zero because the switch 18 is cut. This voltage V c can be compared to a reference voltage V r2 , in a comparator 34.
- the reference voltage V r2 is chosen so that the passage of V c below V r2 indicates the end of the spark at the candle 10.
- comparator 34 attacks the diagnostic input of the calculation and control unit 22. All of the comparators 24 and 34 then constitute the equivalent of an OR circuit, which passes in the low state at time T3 ( Figure 2). Indeed comparator 34 goes low at time T2, when the primary circuit is cut, and remains there until time T3.
- comparators 34 can be connected in parallel, to supply successive signals, which this time can be impulse, on the diagnostic input of the unit 22, for increasingly low values of the voltage at the secondary, for example when the secondary voltage changes from the value necessary for ionization to the holding value.
- an element 36 with unidirectional conduction is interposed between each coil and this assembly.
- duration t1 gives an indication of the state of the ignition system, a short duration t1 (for example less than 1.5 ms for a source voltage Vbat of 13.5 volts), indicating a probability short circuit in primary).
- FIG. 1 shows a constitution in which each switch 18a associated with a coil 14a is constituted by an IGBT transistor.
- each coil 14a has two secondary 12a, each in series with a spark plug 10a.
- This solution allows, for a four-cylinder engine, to have only two switch assemblies 38 associated with a single diagnostic assembly of the kind shown by a dashed line frame in FIG. 1. Only one of the assemblies 38 is shown in detail. in figure 3.
- the comparators 24a and 34a receive respective reference voltages supplied by resistance bridges placed between the logic voltage V cc and the ground.
- the set of two comparators also constitutes an OR circuit, which attacks the diagnostic input of the calculation and control unit 22 via a resistance-capacitance filter and an inverter 40.
- Each of the IGBT transistors 18a can be controlled from a particular output pin of the calculation and control unit 22, for example by means of an assembly of the type described in the French patent application already mentioned.
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Abstract
Le dispositif comprend un commutateur de coupure (18) électronique pour moteur à combustion interne à allumage commandé par bougie placée en série avec le secondaire d'une bobine, comprenant un commutateur de coupure (18) placé dans le circuit de charge du primaire (16) à partir d'une source (Vbat), des moyens de mesure du courant de charge destinés à fournir, sur une sortie, un signal au réponse au dépassement d'une valeur déterminée, inférieure au courant nécessaire pour créer la tension d'allumage par coupure du primaire. Le dispositif comprend de plus des moyens de transposition de la tension primaire pour former l'image de la tension secondaire et fournir, sur ladite sortie, un signal lorsque la tension secondaire devient inférieure à un seuil déterminé indiquant la fin de l'étincelle à la bougie.
Description
- La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage commandé par bougies, pour moteur à combustion interne, du type dit "électronique" comportant une unité de calcul et de commande, telle qu'un micro-processeur, commandant un commutateur de coupure placé dans le circuit de charge du primaire d'une bobine à partir d'une source, telle que la batterie d'un véhicule équipé du moteur.
- On a déjà proposé un tel dispositif comprenant des moyens de détection destinés à fournir, sur une sortie vers l'unité de commande, un signal lorsque le courant de charge du primaire dépasse une valeur déterminée I₁ (inférieure au courant I₂ à couper pour créer la tension d'amorçage d'étincelle à la bougie).
- Du fait que l'instant T₀ de début de la charge de la bobine est fixé par l'unité de commande, la connaissance de l'instant T₁ auquel le courant dépasse la valeur déterminée I₁ permet de déterminer la durée t₂ juste suffisante pour obtenir le courant primaire nécessaire pour que sa coupure donne la tension d'amorçage requise.
- L'instant de début de la charge peut ainsi être ajusté de façon optimale par l'unité de commande.
- L'invention vise notamment à fournir un dispositif du type ci-dessus permettant à l'unité de commande de disposer d'une information sur la durée de l'étincelle entre les électrodes de la bougie, sans pour cela nécessiter sortie supplémentaire vers l'unité de commande.
- Pour cela, l'invention propose notamment un dispositif qui comprend, de plus, des moyens de transposition de la tension primaire pour former l'image de la tension secondaire et fournir, sur ladite sortie, un signal lorsque la tension secondaire devient inférieure à un seuil déterminé indiquant la fin de l'étincelle à la bougie.
- La présence de ces moyens de transposition permet à l'unité de commande de déceler un état anormal (court-circuit ou circuit ouvert), révélé par le maintien de la tension d'arc pendant une durée supérieure ou inférieure à une plage que l'expérience a révélé comme normale.
- Dans la pratique, le maintien de la tension d'arc pendant une durée comprise entre environ 0,4 ms et 2 ms indiquera un fonctionnement correct ; une tension d'arc pendant moins de 0,4 ms indiquera une probabilité élevée de circuit ouvert tandis qu'une tension d'arc d'une durée supérieure à 2 ms indiquera une probabilité élevée de court-circuit.
- Les moyens de transposition peuvent notamment utiliser le fait que, lorsque le courant au primaire s'est annulé, la différence entre la tension Vp aux bornes du primaire et la tension de la source Vbat est égale à la tension au secondaire Vs, divisée par le rapport de transformation N. Un circuit de transposition utilisant cette constatation peut notamment comprendre, en série entre la borne du primaire non reliée à la source et la masse, la jonction émetteur-collecteur d'un transistor dont les résistances de collecteur et d'émetteur sont proportionnées de façon que la tension aux bornes d'une des résistance soit représentative de la différence entre la tension aux bornes du primaire et la tension de source.
- Ce montage permet notamment, en comparant la tension représentative de la tension secondaire à plusieurs seuils, de déterminer les caractéristiques de l'arc, par exemple en tenant compte de ce que la tension d'ionisation (généralement de l'ordre de 10 KVolts) est nettement supérieure à la tension de maintien de l'arc, généralement comprise entre 500 et 1000 Volts. Les signaux indiquant le passage successif aux divers seuils peuvent être encore émis sur la même sortie.
- Dans une autre variante de réalisation, une information précise sur la tension d'étincelle peut être fournie à l'unité de calcul et de commande en numérisant la tension représentative de la tension secondaire.
- Lorsque le dispositif comprend plusieurs bobines, les moyens de diagnostic (moyens de détection du passage d'un courant de charge au-dessus d'un seuil et moyens de transposition) peuvent être communs à l'ensemble des bobines.
- La mesure de la durée d'étincelle peut être prise en compte par l'unité de calcul et de commande pour ajuster le courant primaire auquel est effectué la coupure, cela afin de garantir par exemple une durée d'étincelle suffisante pour éviter les imbrûlés.
- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels:
- la figure 1 est un schéma fonctionnel de principe d'un dispositif selon un mode particulier de réalisation de l'invention;
- la figure 2 montre les courbes représentatives de la variation, en fonction du temps t, du courant Ip dans le primaire de la bobine, de la tension Vc image de la tension d'arc et de la sortie Vd vers l'unité de calcul, au cours d'une séquence d'allumage;
- la figure 3 montre une constitution possible du dispositif de la figure 1.
- Le dispositif dont la constitution de principe est montrée sur la figure 1 est destiné à l'allumage d'une chambre de combustion de moteur à combustion interne, équipée d'au moins une bougie 10 placée en série avec le secondaire 12 d'une bobine 14. Le primaire 16 de la bobine est relié à une source d'alimentation (batterie du véhicule en général), de tension Vbat. Le courant Ip qui parcourt le primaire 16 est commandé par un commutateur de puissance 18. Une résistance 20 est montée en série entre le commutateur 18 et la masse de façon à fournir à ses bornes une tension V représentative du courant Ip.
- Le commutateur 18 est commandé à la fermeture et à l'ouverture par une unité de calcul et de commande 22, comportant généralement un micro-processeur, fixant l'instant T₀ de fermeture du commutateur et l'instant T₂ d'ouverture. Ce commutateur peut être commandée par l'unité 22 par l'intermédiaire de moyens permettant d'éviter l'apparition d'une pré-étincelle, du genre décrit dans la demande de brevet français N° 92 02300.
- Le dispositif de la figure 1 comprend des moyens de détection fournissant un signal lorsque le courant Ip de charge dans le primaire dépasse une valeur déterminée I₁, égale par exemple à 4,5 Ampères lorsque le courant I₂ à couper pour obtenir une étincelle de qualité satisfaisante est de 6 Ampères. Ces moyens comprennent un comparateur 24 dont une entrée reçoit la tension V aux bornes de la résistance 20 et l'autre une tension de référence Vr1. Ainsi la tension Vd appliquée à l'entrée de diagnostic de l'unité de calcul et de commande 22 passe de la tension logique Vcc (+ 5 Volts par exemple) à zéro lorsque Ip dépasse la valeur I₁.
- A partir de la durée t₁ entre le début T₀ de la charge du primaire, fixé par l'unité 22, et l'instant T₁ de dépassement de I₁, l'unité 22 peut déterminer le temps t₂ nécessaire pour arriver au courant I₂ et, pour l'allumage suivant, déterminer T₀ de façon appropriée.
- Les moyens de transposition du dispositif de la figure 1 comprennent, par exemple, à partir de la jonction entre le primaire 16 et le commutateur 18, la jonction émetteur-collecteur d'un transistor bipolaire 26, de type PNP, et les résistances d'émetteur et de collecteur 28 et 30, de valeurs respectives Re et Rc. La tension Vc aux bornes de la résistance Rc est, lorsque la base du transistor 26 est reliée à la tension de source Vbat :
- On dispose ainsi d'une tension représentative de la tension d'étincelle au secondaire, lorsque le courant Ip est nul. Un condensateur 30 de faible valeur (100 nF par exemple) est avantageusement placé en parallèle avec la résistance 30, pour assurer un filtrage.
- La tension Vc est une image de la tension d'étincelle au secondaire, lorsque le courant Ip est nul du fait que le commutateur 18 est coupé. Cette tension Vc peut être comparée à une tension de référence Vr2, dans un comparateur 34. La tension de référence Vr2 est choisie de façon que le passage de Vc au-dessous de Vr2 indique la fin de l'étincelle à la bougie 10.
- Dans le mode de réalisation illustré, la sortie du comparateur 34 attaque l'entrée de diagnostic de l'unité de calcul et de commande 22. L'ensemble des comparateurs 24 et 34 constitue alors l'équivalent d'un circuit OU, qui passe à l'état bas à l'instant T₃ (figure 2). En effet le comparateur 34 passe à l'état bas à l'instant T₂, lors de la coupure du circuit primaire, et y reste jusqu'à l'instant T₃.
- Plusieurs comparateurs 34 peuvent être montés en parallèle, pour fournir des signaux successifs, qui cette fois peuvent être impulsionnels, sur l'entrée de diagnostic de l'unité 22, pour des valeurs de plus en plus basses de la tension au secondaire, par exemple lors du passage de la tension secondaire de la valeur nécessaire à l'ionisation à la valeur de maintien.
- Dans le cas où plusieurs bobines sont équipées d'un même ensemble de diagnostic (éléments dans le cadre en traits mixtes de la figure 1) un élément 36 à conduction unidirectionnelle est interposé entre chaque bobine et cet ensemble.
- Il faut encore noter que la durée t₁ donne une indication sur l'état du système d'allumage, une durée courte t₁ (par exemple inférieure à 1,5 ms pour une tension de source Vbat de 13,5 Volts), indiquant une probabilité élevée de court-circuit au primaire ).
- Diverses constitutions matérielles du circuit de principe de la figure 1 sont possibles. La figure 3, où les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent le même numéro de référence affecté de l'indice a, montre une constitution dans laquelle chaque commutateur 18a associé à une bobine 14a est constitué par un transistor IGBT. De plus, dans le cas illustré sur la figure 3, chaque bobine 14a comporte deux secondaires 12a, chacun en série avec une bougie 10a. Cette solution permet, pour un moteur à quatre cylindres, d'avoir seulement deux ensembles 38 à commutateur associés à un ensemble de diagnostic unique du genre montré par un cadre en traits mixtes sur la figure 1. Un seul des ensembles 38 est montré en détail sur la figure 3.
- Les comparateurs 24a et 34a reçoivent des tensions de référence respectives fournies par des ponts de résistance placés entre la tension logique Vcc et la masse. L'ensemble des deux comparateurs constitue encore un circuit OU, qui attaque l'entrée de diagnostic de l'unité de calcul et de commande 22 par l'intermédiaire d'un filtre résistance-capacité et d'un inverseur 40.
- Chacun des transistors IGBT 18a peut être commandé à partir d'une broche particulière de sortie de l'unité de calcul et de commande 22, par exemple par l'intermédiaire d'un montage du type décrit dans la demande de brevet français déjà mentionnée.
Claims (5)
- Dispositif d'allumage électronique pour moteur à combustion interne à allumage commandé par bougie placée en série avec le secondaire d'une bobine, comprenant un commutateur de coupure (18,18a) placé dans le circuit de charge du primaire (16,16a) à partir d'une source (Vbat), des moyens de mesure du courant de charge destinés à fournir, sur une sortie, un signal en réponse au dépassement d'une valeur déterminée, inférieure au courant nécessaire pour créer la tension d'allumage par coupure du primaire,
caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens (28,26,30 ou 28a,26a,32a) de transposition de la tension primaire pour former l'image de la tension secondaire et fournir, sur ladite sortie, un signal lorsque la tension secondaire devient inférieure à un seuil déterminé indiquant la fin de l'étincelle à la bougie. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transposition comprennent, en série entre la borne du primaire (16,16a) non reliée à la source et la masse, la jonction émetteur-collecteur d'un transistor (26,26a) et les résistances de collecteur et d'émetteur, proportionnées de façon que la tension aux bornes d'une des résistances soit représentative de la différence entre la tension aux bornes du primaire et la tension de source.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2 pour moteur à plusieurs cylindres et au moins une bougie par cylindre, caractérisé en ce que les moyens de mesure et les moyens de transposition sont communs à tous les cylindres et en ce qu'une diode respective (36,36a) est interposée entre le primaire de chaque bobine et les moyens de transposition.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure et les moyens de transposition comprennent également un comparateur (34,34a) dont une entrée reçoit une tension de référence et l'autre entrée reçoit la tension aux bornes de celle des résistances d'émetteur et de collecteur qui est reliée à la masse.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transposition sont reliés à un convertisseur analogique-numérique fournissant une indication sur la variation de la tension d'arc de la bougie respective.
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR2712934A1 (fr) * | 1993-11-22 | 1995-06-02 | Marelli Autronica | Procédé et dispositif d'allumage à bobine, pour moteur à allumage commandé. |
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FR2958408A1 (fr) * | 2010-04-01 | 2011-10-07 | Continental Automotive France | Dispositif et procede de mesure de courant pour controler au moins deux equipements electriques montes en cascade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2688272B1 (fr) | 1995-10-06 |
FR2688272A1 (fr) | 1993-09-10 |
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