EP0926337A1 - Ionisation sensor for ignition system for internal combustion engine - Google Patents
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- EP0926337A1 EP0926337A1 EP98403128A EP98403128A EP0926337A1 EP 0926337 A1 EP0926337 A1 EP 0926337A1 EP 98403128 A EP98403128 A EP 98403128A EP 98403128 A EP98403128 A EP 98403128A EP 0926337 A1 EP0926337 A1 EP 0926337A1
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- ionization
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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
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
Definitions
- the present invention relates to an ionization sensor, in an electronically controlled ignition system an internal combustion engine, especially for motor vehicle. Performing a current measurement gas ionization in the engine cylinders, this sensor allows the detection of rattling, misfires of combustion and keying of cylinders.
- a current solution to know the quality of combustion of the air-fuel mixture in the cylinders consists in measuring the ionization current of the gases in the cylinders, by means of spark plugs, after the spark between the electrodes of each candle.
- the invention provides a sensor using one of the wires of the primary of the single output coil to make the measurement.
- This measurement of the ionization current allows the detection of misfire and rattling, since the presence of this current, measured in the engine cylinder which is in compression after the spark, is an indication of the presence of the combustion.
- This measure is also used for detection of cycles without combustion or of the appearance rattling during combustion.
- the sensor according to the invention also makes it possible to measure the duration of the spark on the candle for the purpose of detecting the cylinder compression and to distinguish it from the cylinder in exhaust to achieve cylinder keying.
- This invention can be applied to injection engines direct and conventional indirect injection.
- the object of the invention is a sensor for measuring the ionization current of the combustion gases in the cylinders of a heat engine, including the system ignition system includes a single output coil the secondary winding is connected to at least one spark plug and whose primary winding is connected on one side to the supply battery of the vehicle and on the other side to an electronic module of control, characterized in that the current measurement ionization is carried out on the control wire of the coil after the end of the induced spark between the spark plug electrodes.
- the ionization current measurement sensor performs the measurement of this current on the supply wire of the primary winding connected to the vehicle battery.
- the measurement of the ionization current is done by polarization of the central electrode of the spark plug, with a voltage positive, after the ignition spark has appeared between the spark plug electrodes.
- the electronic diagram of FIG. 1 represents an ionization current sensor of a spark plug 1 assigned to a cylinder of the engine, the ignition of which is controlled by an electronic computer.
- the ignition system comprises an ignition coil 2, the secondary winding L s of which is connected, by its high voltage part, to an electrode of the spark plug 1 and by its low voltage part, to a module 3 for polarizing the candle.
- This module 3 composed of a Zener diode of polarization Z p and a polarization capacity C p , polarizes the spark plug at the end of the spark induced between the two electrodes of the spark plug, with a positive voltage on the central electrode. It is integrated into the single output coil, in the low voltage part of the secondary.
- the primary winding L p of the coil 2 is connected on one side to the positive voltage V bat of the vehicle's power supply battery, generally equal to 12 Volts, and on the other side, to a module 4 of control of the coil, delivering a rectangular signal S c .
- the sensor further includes a module 5 for measuring the ionization current connected to control wire 6 of the primary coil winding, serving as a cell anti-glare to protect components electronic against high voltage, around 400 Volts, existing across the coil when the spark.
- This module 5 is integrated into the computer ignition electronics, such as control module 4 of the coil. For voltage values close to the vehicle supply voltage, about 12 Volts, this module has an impedance low in front of the primary winding impedance of the spool, to allow the use of the wire control of the primary winding of the coil in the purpose of measuring the ionization current after the spark.
- the anti-dazzle module 5 is composed of three circuits, the first of which 7 is both a current mirror and a high voltage protection cell. First of all, it comprises an assembly producing a current mirror, consisting of two identical transistors, thermally coupled, T 2 and T 3 , and of a resistor R 2 between the base and the collector of the transistor T 2 . It further comprises a second assembly consisting of a transistor T 1 , identical to the previous two and thermally coupled with them, of its base-emitter resistance R 1 and of a diode D 1 , producing a differential receiver in current with the transistor T 2 and its resistance R 2 , associated with a diode D 2 . The diodes D 1 and D 2 protect the transistors T 1 , T 2 and T 3 by supporting the clamp voltage, close to 400 Volts.
- the resistors R 1 and R 2 are identical and have the sole function of avoiding, when the diodes D 1 or D 2 are blocked, very high voltage values between the base and the emitter of the transistors T 1 and T 2 . These two diodes D 1 and D 2 are identical and must support the clamp voltage, in reverse bias.
- This circuit 7 is supplied by the voltage V bat of the battery.
- the second circuit 8 is a current generator which imposes a current in a resistor R 3 and which simultaneously ensures the polarization of the transistor T 3 of the current mirror 7. It comprises two identical transistors T 4 and T 5 , connected together by their bases, with a bias voltage Va on their bases, of value lower than the voltage of the battery, equal to 2.5 Volts for example.
- a diode D 3 limits the voltage on the collector of transistor T 4 to a value equal to the sum (V bat + 0.6 Volts).
- Resistor R 3 then supports a voltage close to the difference (V clamp - V bat ). If the transistor T 4 can support the clamp voltage, the diode D 3 can be removed and the resistor R 3 replaced by a short circuit.
- I 5 (V at - V BE ) / (2R 4 + ⁇ ).
- the current I s measured on the output resistance R 5 is then equal to: by making the approximation that ⁇ is smaller than R 4.
- the third circuit 9 is a current-voltage converter comprising a resistance R s of the order of 100 k ⁇ , on which the ionization current I s is measured.
- the value of ⁇ must be very low, which induces low tolerances on the components.
- the electronic diagram of FIG. 2 represents an alternative embodiment of the ionization sensor according to the invention, comprising the same module 3 for polarizing the spark plug 1 and the same module 4 for controlling the coil 2.
- the anti-module 5 glare connected to the control wire 6 of the coil has the same circuit 7 current mirror and protection cell, but circuit 10 is only current generator, consisting of transistor T 4 and its emitter resistor R 4 , supplied by a voltage V ' a' lower than the battery voltage, and protected from high voltage by the assembly consisting of the resistor R 3 and the diode D 3 connected to the voltage V bat of the battery, the bias of the transistor T 3 of circuit 7 being provided by another circuit 11.
- the bias circuit 11 of transistor T 3 is composed of transistor T 5 of NPN type associated with the emitter resistance R 5 and of an assembly comprising an operational amplifier. nnel A 1 and a first order filter for example, consisting of a resistor R 6 and a capacitor C 6 polarizing the base of the transistor T 5 with a positive voltage V ' a .
- the circuit 9 converts the output current I s into a voltage V s representative of the ionization of the gases.
- FIG. 3 represents a second alternative embodiment of a sensor according to the invention, in which all the biasings of transistors are made from the supply of the battery.
- the bias circuit 11 of the transistor T 3 in the previous variant, is replaced by a circuit 12 providing the same function, with a voltage divider, consisting of the two resistors R 7 and R 8 and of a capacitor C 7 , which ensures, with the operational amplifier A 1 and the voltage V bat of the battery, the polarization of the transistor T 5 and therefore that of the resistor R 5 .
- the additional voltage source V a has thus been eliminated.
- the object of FIGS. 4 to 6 is an ionization sensor in which the amplification of the ionization current is carried out at the foot of the coil 2 and its measurement is carried out on the control wire 6.
- This type of sensor has the advantage of delivering a strong signal, not very sensitive to noise and of using the same wire for controlling the coil and measuring the current. It includes the same modules 3 for polarizing the spark plug 1 and the same module 4 for controlling the coil 2. It also includes a module 14 for amplifying the ionization current at the foot of the primary winding L p of the coil, comprising a transistor T 6 which amplifies the ionization current sent to its base, a Zener diode Z 6 and a resistor R 9 which polarize the base of transistor T 6 .
- the value of the diode Z 6 is 15 Volts for example.
- a diode D 6 allows the current to flow during the arcing phase.
- the Zener diode Z 6 has a protective role against high voltage during the spark and allows the use of a low voltage transistor T 6 .
- the anti-glare module 5 is composed as before of a current mirror circuit 7, of the circuit 9 current to voltage converter and of a current generator circuit 15.
- This circuit 15 is a variant of the circuit 10 of FIG. 2, for which the polarization of the base of the transistor T 4 is ensured by the voltage divider circuit, composed of the resistors R 7 and R 8 and of the capacitor C 7 , at from the battery voltage V bat .
- the characteristics and constraints of the electronic components of this circuit 15 are the same as in module 10.
- FIG. 5 is an alternative embodiment of the sensor according to FIG. 4, in which the current generator circuit 15 is replaced by the circuit 13 described in FIG. 3 and consisting of the only resistor R 3 .
- the battery supply source V bat is filtered in a first order low-pass filter composed of a capacitance C f and a resistance R f .
- Figure 6 is a variant of the electronic diagram of the ionization sensor shown in Figure 5 above, in which the supply voltage comes directly from the vehicle battery without filtering.
- the anti-glare module 5 is composed of the current mirror circuit 7, the bias circuit 12 of the transistor T 3 , the current generator circuit 13 and the current-voltage converter 9.
- FIG. 7 a is an example of a timing diagram of the control signal S c delivered by the electronic ignition computer. It takes the form of voltage slots C c , whose rising edge f m triggers the charging of the ignition coil at time t 1 and the falling edge f d controls the spark at time t 2 . Simultaneously, the signal S B of the high voltage on the spark plug, represented in FIG. 7 b , increases at the instant t 1 of charging start from a zero value to a positive value V c , then decreases slowly according to a level until time t 3 of regulation when it becomes zero again. Between the instants t 2 and t 4 corresponding to the duration of the spark, it has a negative value -V e .
- the response of the sensor is a voltage V s of value equal to a reference V ref , of 5 volts for example, before the spark between the spark plug electrodes, which becomes zero during this spark. At the end of the spark, the presence of a gas ionization current results in a value greater than this reference V ref.
- FIG. 8 is the electronic diagram of an ionization current sensor according to the invention in which the measurement of the ionization current is made on the supply wire 16 of the coil 2 connected to the battery V bat .
- the module 3 for polarizing the spark plug 1 the module 14 for amplifying the ionization current and the module 4 for controlling the primary winding L p of the coil 2.
- the wire measurement is the wire 16 connecting the power supply of the vehicle, therefore the battery, to the primary winding of the coil, wire on which one can make a current measurement with Hall effect sensors for example.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un capteur d'ionisation, dans un système d'allumage commandé électroniquement d'un moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile. Réalisant une mesure du courant d'ionisation des gaz dans les cylindres du moteur, ce capteur permet la détection du cliquetis, des ratés de combustion et le détrompage des cylindres.The present invention relates to an ionization sensor, in an electronically controlled ignition system an internal combustion engine, especially for motor vehicle. Performing a current measurement gas ionization in the engine cylinders, this sensor allows the detection of rattling, misfires of combustion and keying of cylinders.
Une solution actuelle pour connaítre la qualité de la combustion du mélange air-carburant dans les cylindres consiste à mesurer le courant d'ionisation des gaz dans les cylindres, au moyen des bougies d'allumage, après l'étincelle éclatant entre les électrodes de chaque bougie. Dans certaines publications, sont décrits des circuits de mesure au pied du secondaire d'une bobine monosortie connectée aux bougies, dans lesquels l'amplification du signal pour augmenter l'immunité du bruit n'est pas prévue dès le pied de la bobine, mais à l'extérieur de la bobine, au moyen d'amplificateurs opérationnels, ce qui nécessite des sources d'alimentation supplémentaires.A current solution to know the quality of combustion of the air-fuel mixture in the cylinders consists in measuring the ionization current of the gases in the cylinders, by means of spark plugs, after the spark between the electrodes of each candle. Some publications describe measurement circuits at the bottom of the secondary of a coil single output connected to the candles, in which signal amplification to increase the immunity of the noise is not expected from the bottom of the coil, but at the outside of the coil, using amplifiers operational, which requires sources additional power.
Ces circuits utilisés antérieurement ne permettent pas la réalisation avec le même capteur des trois objectifs cités, que sont la détection du cliquetis, les ratés de combustion et le détrompage cylindrique, sur les moteurs à injection directe pour lesquels la suppression du capteur de cliquetis et du capteur d'arbre à cames peut permettre de rentabiliser cette solution. These circuits used previously do not allow the achievement with the same sensor of the three objectives cited, that is the rattling detection, the failures of combustion and cylindrical polarization, on the direct injection engines for which the removal of knock sensor and sensor camshaft can make this solution.
Les solutions actuelles de mesure du courant d'ionisation au pied de la bobine imposent l'introduction d'un fil supplémentaire dans le calculateur électronique d'allumage pour sortir le signal.Current current measurement solutions ionization at the bottom of the coil impose introducing an additional wire into the electronic ignition computer to take out the signal.
L'invention propose un capteur utilisant un des fils du primaire de la bobine monosortie pour faire la mesure. Cette mesure du courant d'ionisation permet la détection des ratés de combustion et le cliquetis, puisque la présence de ce courant, mesuré dans le cylindre du moteur qui est en compression après l'étincelle, est une indication de la présence de la combustion. Cette mesure est aussi utilisée pour la détection des cycles sans combustion ou de l'apparition du cliquetis pendant la combustion.The invention provides a sensor using one of the wires of the primary of the single output coil to make the measurement. This measurement of the ionization current allows the detection of misfire and rattling, since the presence of this current, measured in the engine cylinder which is in compression after the spark, is an indication of the presence of the combustion. This measure is also used for detection of cycles without combustion or of the appearance rattling during combustion.
Le capteur selon l'invention permet également de mesurer la durée de l'étincelle sur la bougie d'allumage, dans le but de détecter le cylindre en compression et de le distinguer du cylindre en échappement pour réaliser le détrompage cylindre. Cette invention peut s'appliquer aux moteurs à injection directe et à injection classique indirecte.The sensor according to the invention also makes it possible to measure the duration of the spark on the candle for the purpose of detecting the cylinder compression and to distinguish it from the cylinder in exhaust to achieve cylinder keying. This invention can be applied to injection engines direct and conventional indirect injection.
Pour cela deux variantes de réalisation du capteur selon l'invention sont proposées : l'une mesurant le signal d'ionisation sur le fil de commande de l'enroulement primaire de la bobine et l'autre effectuant la mesure sur le fil d'alimentation de cet enroulement primaire relié à la batterie du véhicule. For this two variants of the sensor according to the invention are proposed: one measuring the ionization signal on the control wire of the primary coil winding and the other performing the measurement on the supply wire of this primary winding connected to the vehicle battery.
L'objet de l'invention est un capteur de mesure du courant d'ionisation des gaz en combustion dans les cylindres d'un moteur thermique, dont le système d'allumage comprend une bobine monosortie dont l'enroulement secondaire est relié à au moins une bougie d'allumage et dont l'enroulement primaire est relié d'un côté à la batterie d'alimentation du véhicule et de l'autre côté à un module électronique de commande, caractérisé en ce que la mesure du courant d'ionisation est réalisée sur le fil de commande de la bobine après la fin de l'étincelle induite entre les électrodes de la bougie.The object of the invention is a sensor for measuring the ionization current of the combustion gases in the cylinders of a heat engine, including the system ignition system includes a single output coil the secondary winding is connected to at least one spark plug and whose primary winding is connected on one side to the supply battery of the vehicle and on the other side to an electronic module of control, characterized in that the current measurement ionization is carried out on the control wire of the coil after the end of the induced spark between the spark plug electrodes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de mesure du courant d'ionisation réalise la mesure de ce courant sur le fil d'alimentation de l'enroulement primaire relié à la batterie du véhicule.According to another characteristic of the invention, the ionization current measurement sensor performs the measurement of this current on the supply wire of the primary winding connected to the vehicle battery.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description de plusieurs exemples de réalisation, illustrée par les figures suivantes qui sont :
- les figures 1 à 3 : trois schémas électroniques d'un capteur d'ionisation selon l'invention, avec mesure sur le fil de commande de la bobine et sans amplification du signal de mesure ;
- les figures 4 à 6 : trois schémas électroniques d'un capteur d'ionisation selon l'invention, avec mesure sur le fil de commande de la bobine et avec amplification du signal de mesure ;
- les figures 7a à 7c : des chronogrammes des signaux de commande et de mesure du courant d'ionisation pour un capteur selon l'invention;
- la figure 8 : un schéma électronique d'un capteur d'ionisation selon l'invention, avec mesure sur le fil d'alimentation de la bobine.
- Figures 1 to 3: three electronic diagrams of an ionization sensor according to the invention, with measurement on the control wire of the coil and without amplification of the measurement signal;
- FIGS. 4 to 6: three electronic diagrams of an ionization sensor according to the invention, with measurement on the control wire of the coil and with amplification of the measurement signal;
- FIGS. 7 a to 7 c : timing diagrams of the control and measurement signals of the ionization current for a sensor according to the invention;
- Figure 8: an electronic diagram of an ionization sensor according to the invention, with measurement on the coil supply wire.
Les éléments portant les mêmes références dans les différentes figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats.Items with the same references in the different figures perform the same functions by view of the same results.
Selon une caractéristique de l'invention, la mesure du courant d'ionisation se fait par polarisation de l'électrode centrale de la bougie, avec une tension positive, après l'apparition de l'étincelle d'allumage entre les électrodes de la bougie.According to a characteristic of the invention, the measurement of the ionization current is done by polarization of the central electrode of the spark plug, with a voltage positive, after the ignition spark has appeared between the spark plug electrodes.
Le schéma électronique de la figure 1 représente un
capteur de courant d'ionisation d'une bougie 1
d'allumage affectée à un cylindre du moteur, dont
l'allumage est commandé par un calculateur
électronique. Le système d'allumage comporte une bobine
d'allumage 2 dont l'enroulement secondaire Ls est
relié, par sa partie haute tension, à une électrode de
la bougie 1 et par sa partie basse tension, à un module
3 de polarisation de la bougie. Ce module 3, composé
d'une diode Zener de polarisation Zp et d'une capacité
de polarisation Cp, polarise la bougie à la fin de
l'étincelle induite entre les deux électrodes de la
bougie, avec une tension positive sur l'électrode
centrale. Il est intégré à la bobine monosortie, dans
la partie basse tension du secondaire.The electronic diagram of FIG. 1 represents an ionization current sensor of a
L'enroulement primaire Lp de la bobine 2 est relié d'un
côté à la tension positive Vbat de la batterie
d'alimentation électrique du véhicule, égale
généralement à 12 Volts, et de l'autre côté, à un
module 4 de commande de la bobine, délivrant un signal
rectangulaire Sc.The primary winding L p of the
Le capteur comprend de plus un module 5 de mesure du
courant d'ionisation relié au fil de commande 6 de
l'enroulement primaire de la bobine, servant de cellule
anti-éblouissement pour protéger les composants
électroniques contre la haute tension, de l'ordre de
400 Volts, existant aux bornes de la bobine lors de
l'étincelle. Ce module 5 est intégré au calculateur
électronique d'allumage, comme le module 4 de commande
de la bobine. Pour des valeurs de tension électrique
voisines de la tension d'alimentation du véhicule,
environ 12 Volts, ce module présente une impédance
faible devant l'impédance de l'enroulement primaire de
la bobine, pour permettre l'utilisation du fil de
commande de l'enroulement primaire de la bobine dans le
but de mesurer le courant d'ionisation après
l'étincelle.The sensor further includes a
Le module 5 d'anti-éblouissement est composé de trois
circuits, dont le premier 7 est à la fois un miroir de
courant et une cellule de protection contre la haute
tension. Il comprend tout d'abord un ensemble réalisant
un miroir de courant, constitué de deux transistors
identiques, couplés thermiquement, T2 et T3, et d'une
résistance R2 entre la base et le collecteur du
transistor T2. Il comprend de plus un second ensemble
constitué d'un transistor T1, identique aux deux
précédents et couplé thermiquement avec eux, de sa
résistance base-émetteur R1 et d'une diode D1,
réalisant un récepteur différentiel en courant avec le
transistor T2 et sa résistance R2, associés à une diode
D2. Les diodes D1 et D2 assurent la protection des
transistors T1, T2 et T3 en supportant la tension de
clamp, voisine de 400 Volts.The
Les résistances R1 et R2 sont identiques et ont pour
unique fonction d'éviter, lors du blocage des diodes D1
ou D2, des valeurs de tensions très importantes entre
la base et l'émetteur des transistors T1 et T2. Ces
deux diodes D1 et D2 sont identiques et doivent
supporter la tension de clamp, en polarisation inverse.
Ce circuit 7 est alimenté par la tension Vbat de la
batterie.The resistors R 1 and R 2 are identical and have the sole function of avoiding, when the diodes D 1 or D 2 are blocked, very high voltage values between the base and the emitter of the transistors T 1 and T 2 . These two diodes D 1 and D 2 are identical and must support the clamp voltage, in reverse bias. This
Le second circuit 8 est un générateur de courant qui
impose un courant dans une résistance R3 et qui assure
simultanément la polarisation du transistor T3 du
miroir de courant 7. Il comprend deux transistors
identiques T4 et T5, reliés entre eux par leurs bases,
avec une tension de polarisation Va sur leurs bases, de
valeur inférieure à la tension de la batterie, égale à
2,5 Volts par exemple. Une diode D3 limite la tension
sur le collecteur du transistor T4 à une valeur égale à
la somme (Vbat + 0.6 Volts). La résistance R3 supporte
alors une tension voisine de la différence
(Vclamp - Vbat). Si le transistor T4 peut supporter la
tension de clamp, la diode D3 peut être supprimée et la
résistance R3 remplacée par un court-circuit.
Le circuit 8 comprend de plus deux résistances R4 et
R5, entre la masse et respectivement les transistors T4
et T5, telles que la valeur de R5 est égale au double
de la valeur de R4, à laquelle on ajoute une valeur
très faible ∈ définie par les relations suivantes:
R5 = 2R4 + ∈. The
The
Le courant I4 qui circule dans le transistor T4 est
égal à :
De même, le courant I5 qui circule dans le transistor
T5 est égal à :
Le courant Is mesuré sur la résistance de sortie R5 est alors égal à : en faisant l'approximation que ∈ est plus petit que R4. The current I s measured on the output resistance R 5 is then equal to: by making the approximation that ∈ is smaller than R 4.
Le troisième circuit 9 est un convertisseur courant-tension
comprenant une résistance Rs de l'ordre de
100kΩ, sur laquelle est mesuré le courant d'ionisation
Is. La sortie du signal utile est une sortie en tension
Vs (Vs = Is * Rs). La valeur de ∈ doit être très
faible, ce qui induit de faibles tolérances sur les
composants.The
Le schéma électronique de la figure 2 représente une
variante de réalisation du capteur d'ionisation selon
l'invention, comprenant le même module 3 de
polarisation de la bougie 1 et le même module 4 de
commande de la bobine 2. Le module 5 anti-éblouissement
relié au fil de commande 6 de la bobine comporte le
même circuit 7 miroir de courant et cellule de
protection, mais le circuit 10 est uniquement
générateur de courant, constitué du transistor T4 et de
sa résistance R4 d'émetteur, alimentés par une tension
V'a' inférieure à la tension de la batterie, et
protégés de la haute tension par l'ensemble constitué
de la résistance R3 et de la diode D3 reliée à la
tension Vbat de la batterie, la polarisation du
transistor T3 du circuit 7 étant assurée par un autre
circuit 11. Le circuit 11 de polarisation du transistor
T3 est composé du transistor T5 de type NPN associé à
la résistance d'émetteur R5 et d'un ensemble comprenant
un amplificateur opérationnel A1 et un filtre du
premier ordre par exemple, constitué par une résistance
R6 et une capacité C6 polarisant la base du transistor
T5 avec une tension positive V'a.The electronic diagram of FIG. 2 represents an alternative embodiment of the ionization sensor according to the invention, comprising the
Le circuit 9 convertit le courant de sortie Is en
tension Vs représentative de l'ionisation des gaz.The
La figure 3 représente une deuxième variante de
réalisation d'un capteur selon l'invention, dans
laquelle toutes les polarisations de transistors sont
faites à partir de l'alimentation de la batterie.
Ainsi, le circuit 11 de polarisation du transistor T3,
dans la variante précédente, est remplacé par un
circuit 12 assurant la même fonction, avec un diviseur
de tension, constitué des deux résistances R7 et R8 et
d'une capacité C7, qui assure, avec l'amplificateur
opérationnel A1 et la tension Vbat de la batterie, la
polarisation du transistor T5 et donc celle de la
résistance R5. On a ainsi supprimé la source
supplémentaire de tension Va. Le circuit générateur de
courant 13 est constitué par la résistance R3, telle
que le courant I3 qui la traverse est égal au rapport
entre, d'une part la différence entre la tension de la
batterie Vbat et la somme des tensions VD2 de la diode
D2 et du transistor VBE et, d'autre part la résistance
R3 :
L'objet des figures 4 à 6 est un capteur d'ionisation
dans lequel l'amplification du courant d'ionisation est
réalisée au pied de la bobine 2 et sa mesure est
réalisée sur le fil 6 de commande. Ce type de capteur
présente comme avantage de délivrer un signal fort, peu
sensible au bruit et d'utiliser le même fil pour la
commande de la bobine et la mesure du courant. Il
comprend les mêmes modules 3 de polarisation de la
bougie 1 et le même module 4 de commande de la bobine
2. Il comprend de plus un module 14 d'amplification du
courant d'ionisation au pied de l'enroulement primaire
Lp de la bobine, comportant un transistor T6 qui
amplifie le courant d'ionisation envoyé sur sa base,
une diode Zener Z6 et une résistance R9 qui polarisent
la base du transistor T6. La valeur de la diode Z6 est
de 15 Volts par exemple. Une diode D6 laisse passer le
courant pendant la phase d'arc. La diode Zener Z6 a un
rôle de protection contre la haute tension lors de
l'étincelle et permet l'utilisation d'un transistor T6
basse tension.The object of FIGS. 4 to 6 is an ionization sensor in which the amplification of the ionization current is carried out at the foot of the
Le module 5 anti-éblouissement est composé comme
précédemment d'un circuit miroir de courant 7, du
circuit 9 convertisseur de courant en tension et d'un
circuit 15 générateur de courant. Ce circuit 15 est une
variante du circuit 10 de la figure 2, pour laquelle la
polarisation de la base du transistor T4 est assurée
par le circuit diviseur de tension, composé des
résistances R7 et R8 et de la capacité C7, à partir de
la tension de la batterie Vbat. Les caractéristiques et
les contraintes des composants électroniques de ce
circuit 15 sont les mêmes que dans le module 10.The
Le schéma de la figure 5 est une variante de
réalisation du capteur d'après la figure 4, dans
laquelle le circuit générateur de courant 15 est
remplacé par le circuit 13 décrit à la figure 3 et
constitué de la seule résistance R3. La source
d'alimentation de la batterie Vbat est filtrée dans un
filtre passe-bas du premier ordre composé d'une
capacité Cf et d'une résistance Rf.The diagram in FIG. 5 is an alternative embodiment of the sensor according to FIG. 4, in which the
La figure 6 est une variante du schéma électronique du
capteur d'ionisation représenté sur la figure 5
précédente, dans lequel la tension d'alimentation
provient directement de la batterie du véhicule sans
filtrage. Dans ce cas, le module 5 anti-éblouissement
est composé du circuit 7 miroir de courant, du circuit
12 de polarisation du transistor T3, du circuit 13
générateur de courant et du convertisseur courant-tension
9.Figure 6 is a variant of the electronic diagram of the ionization sensor shown in Figure 5 above, in which the supply voltage comes directly from the vehicle battery without filtering. In this case, the
Dans les trois précédents schémas électroniques
représentés sur les figures 4 à 6, il est possible de
supprimer la diode Zener Z6 et la résistance R9 du
module 14 d'amplification du courant d'ionisation si le
transistor T6 est capable de supporter la tension de
clamp, de 400 Volts par exemple. In the three previous electronic diagrams represented in FIGS. 4 to 6, it is possible to suppress the Zener diode Z 6 and the resistor R 9 of the
La figure 7a est un exemple de chronogramme du signal de commande Sc délivré par le calculateur électronique d'allumage. Il se présente sous forme de créneaux de tension Cc, dont le front montant fm déclenche la charge de la bobine d'allumage à l'instant t1 et le front descendant fd commande l'étincelle à l'instant t2. Simultanément, le signal SB de la haute tension sur la bougie, représenté sur la figure 7b, croít à l'instant t1 de début de charge d'une valeur nulle à une valeur positive Vc, puis décroít lentement selon un palier jusqu'à l'instant t3 de mise en régulation où il redevient nul. Entre les instants t2 et t4 correspondant à la durée de l'étincelle, il présente une valeur négative -Ve. La réponse du capteur, représentée sur la figure 7c, est une tension Vs de valeur égale à une référence Vref, de 5 Volts par exemple, avant l'étincelle entre les électrodes de la bougie, qui devient nulle pendant cette étincelle. A la fin de l'étincelle, la présence d'un courant d'ionisation des gaz se traduit par une valeur supérieure à cette référence Vref. FIG. 7 a is an example of a timing diagram of the control signal S c delivered by the electronic ignition computer. It takes the form of voltage slots C c , whose rising edge f m triggers the charging of the ignition coil at time t 1 and the falling edge f d controls the spark at time t 2 . Simultaneously, the signal S B of the high voltage on the spark plug, represented in FIG. 7 b , increases at the instant t 1 of charging start from a zero value to a positive value V c , then decreases slowly according to a level until time t 3 of regulation when it becomes zero again. Between the instants t 2 and t 4 corresponding to the duration of the spark, it has a negative value -V e . The response of the sensor, shown in FIG. 7 c , is a voltage V s of value equal to a reference V ref , of 5 volts for example, before the spark between the spark plug electrodes, which becomes zero during this spark. At the end of the spark, the presence of a gas ionization current results in a value greater than this reference V ref.
La figure 8 est le schéma électronique d'un capteur de
courant d'ionisation selon l'invention dans lequel la
mesure du courant d'ionisation est faite sur le fil
d'alimentation 16 de la bobine 2 relié à la batterie
Vbat. Dans ce mode de réalisation, on retrouve le
module 3 de polarisation de la bougie 1 , le module 14
d'amplification du courant d'ionisation et le module 4
de commande de l'enroulement primaire Lp de la bobine
2. Le fil de mesure est le fil 16 reliant
l'alimentation électrique du véhicule, donc la
batterie, à l'enroulement primaire de la bobine, fil
sur lequel on peut faire une mesure de courant avec des
capteurs à effet Hall par exemple.FIG. 8 is the electronic diagram of an ionization current sensor according to the invention in which the measurement of the ionization current is made on the
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