EP1744055A1 - Procédé pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne avec limitation de tension - Google Patents

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EP1744055A1
EP1744055A1 EP06116652A EP06116652A EP1744055A1 EP 1744055 A1 EP1744055 A1 EP 1744055A1 EP 06116652 A EP06116652 A EP 06116652A EP 06116652 A EP06116652 A EP 06116652A EP 1744055 A1 EP1744055 A1 EP 1744055A1
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EP
European Patent Office
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ignition
magnetic circuit
voltage
spark
electric potential
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06116652A
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German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Dufour
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EFI Automotive SA
Original Assignee
Electricfil Automotive SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P2017/006—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines using a capacitive sensor
    • 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
    • F02P7/077—Circuits therefor, e.g. pulse generators
    • F02P7/0775—Electronical verniers

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of combustion engines internal combustion and more particularly, spark ignition engines, by means of candles.
  • the invention aims, more specifically, the ignition system equipping such engines and commonly called “static twin spark lost” or static distribution, D.L.S. (Distributor Less System) or D.I.S. (Direct Ignition System).
  • D.L.S. Distributor Less System
  • D.I.S. Direct Ignition System
  • Such an ignition system comprises for a four-cylinder engine, two coils each composed of a primary winding and a secondary winding, wound on a magnetic circuit.
  • the two terminals of the secondary winding of each coil are each connected to a spark plug.
  • the associated spark plugs are those fitted to the cylinders whose pistons are in synchronous positions.
  • the polarities of the voltages provided on each of the terminals of the secondary winding being opposite, one of the candles is supplied by a positive voltage, while the other candle is supplied by a negative voltage.
  • the polarity of the ignition spark of a particular cylinder is therefore defined by construction and wiring. It depends, on the one hand, on the construction of the ignition coil and, on the other hand, the wiring between the terminals of the secondary winding and the candles of the associated cylinders.
  • Such high potential can cause safety or inconvenience problems in the case where an operator is brought to touch the magnetic circuit during a phase of operation of the coil.
  • the magnetic circuit which presents a variable potential according to strong amplitudes, is likely to create interfering electromagnetic radiation for nearby electronic equipment.
  • a device for detecting the compression in the counter-phase cylinders of internal combustion engines with spark ignition comprises a capacitive sensor coupled with the secondary winding of the ignition coil and connected to a compression detection circuit, equipped at the input of a protection stage for the components of the detection circuit. It should be noted that such a detection device is associated with a magnetic circuit whose electrical potential is able to pose security or inconvenience problems and to create a disturbing electromagnetic radiation.
  • the object of the invention is therefore to remedy the drawbacks stated above by proposing a method allowing safely and without creating interfering electromagnetic radiation, to detect the ignition phase of a cylinder of a combustion engine internally equipped with a spark ignition controlled device of the type "Twin static spark lost".
  • the method consists in limiting the range of variation of the electric potential of the magnetic circuit by dissipating the power and limiting the range of variation of the electric potential of the magnetic circuit.
  • the method consists in detecting the negative value and the positive value of the voltage of the magnetic circuit corresponding to the appearance of a spark ignition respectively negative or positive on a given candle.
  • Another object of the invention is to provide a device for detecting the ignition phase of a cylinder of a spark ignition internal combustion engine, ignition being provided by a system called "static twin lost spark" , formed of at least one coil comprising a primary winding and a secondary winding wound on a magnetic circuit, the terminals of a secondary winding being connected to a first and a second spark plugs associated with synchronous pistons, the device being inserted between a voltage reference and an electrically floating magnetic circuit, so that the electric potential of the magnetic circuit is an image of the average electrical voltage of the secondary winding, the device having means adapted to detect the polarity of the potential electric circuit of the magnetic circuit corresponding to the appearance of an ignition spark on a specific candle, to provide a signal indicating that the cylinder associated with said spark plug is in the ignition phase.
  • the device comprises means for limiting the range of variation of the electric potential of the magnetic circuit between predetermined minimum and maximum limit values.
  • the means for limiting the range of variation of the electrical potential comprise an attenuation branch of the electric potential connected in parallel with a limiting branch of the range of variation of the electrical potential between the predetermined minimum and maximum limit values.
  • the attenuation branch of the electrical potential comprises an attenuation impedance composed of a resistor or a capacitor, or a resistor and a capacitor connected in parallel.
  • the limiting branch of the variation range of the electrical potential comprises a resistor connected in series with a Zener clipping diode.
  • the voltage reference is a positive voltage reference such as the positive terminal of a battery of a vehicle.
  • the Zener clipping diode has its anode connected to a voltage reference of zero value so that the maximum limit value is close to + V zr with V zr being the elbow voltage of the Zener diode. in reverse while the minimum limit value is close to - V zd , with V zd being the voltage of the Zener diode in direct.
  • the device advantageously comprises means for detecting the negative value and the positive value of the voltage of the magnetic circuit corresponding to the appearance of a respective positive and negative ignition spark on a given spark plug.
  • the device comprises means for shaping the signal indicating that the cylinder associated with said spark plug is in the ignition phase.
  • Figure 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a detection device according to the invention.
  • Figure 2 is a table illustrating the operating principle of the device according to the invention.
  • Figure 3 is a diagram illustrating another embodiment of a detection device according to the invention.
  • the device 1 is designed to detect the ignition phase of a predetermined cylinder of an internal combustion engine whose ignition is controlled by a system 2, said "static twin lost spark".
  • An ignition system known as “lost static static twin” 2 comprises, for a four-cylinder engine, two ignition coils 3 , one of which has only been shown in the drawings.
  • Each ignition coil 3 is composed of a primary winding 4 forming part of a primary circuit 5, not shown but known per se, and of a secondary winding 6.
  • the primary winding 4 and the secondary winding 6 are wound on a magnetic circuit 7.
  • spark plugs 8, 9 which are connected to a reference potential 10, i.e. the electrical ground, are each associated with a particular engine cylinder.
  • a reference potential 10 i.e. the electrical ground
  • the first and second spark plugs 8 and 9 correspond to those fitted to the cylinders whose pistons are in synchronous positions, so that the cylinder associated with one of the candles is in the ignition phase while the cylinder associated with the other candle is at the end of the exhaust phase.
  • the first candle 8 is associated, for example, with cylinder No. 1 of the engine, while the second spark plug 9 is associated with the cylinder No. 4.
  • the coil 3 provides, for a given motor revolution, a strongly negative voltage on one of the spark plugs and a slightly positive voltage on the other spark plug, while on the next motor turn, the voltage levels are swapped on the candles.
  • the motor revolution for example even, the voltage V 1 on the spark plug 8 has, in the illustrated example, a high negative value, for example of the order of - 20 kilo volts, while the voltage V 4 on the candle 9 is weakly positive, for example of the order of + 2 kilo volts.
  • the voltage V 1 on the spark plug 8 is weakly negative, for example of the order of - 2 kilo volts, while the voltage on the spark plug 9 is high, for example of the order of + 20 Kilo Volts.
  • the tensions of the candles associated with the same coil are therefore of opposite polarities and of high and low levels.
  • the spark plug voltages are high and low for the associated cylinders which are respectively in the ignition phase and at the end of the exhaust phase.
  • an ignition coil 3 consisting of a primary winding 4 and a secondary winding 6, wound on a magnetic circuit 7, it appears between the secondary winding 6 and the magnetic circuit 7 , a capacitive coupling.
  • V N the electric potential of the magnetic circuit 7 called V N is an image of the average voltage of the secondary winding 6.
  • the potential values recorded on the 7 electrically floating magnetic circuit are of the order of a few hundred volts to a few kilo volts.
  • the potential V N of the electrically floating magnetic circuit 7 an image of the average voltage U MOY of the secondary winding 6, is therefore negative, reaching for example -3 kilo volts.
  • the turn following the voltage V 1 of the spark plug 8 is slightly negative (for example - 2 kilo volts)
  • the voltage V 4 on the spark plug 9 is a positive spark ignition up to + 20 kilo volts
  • the average voltage U MOY of the secondary winding 6 is equal, in this example, + 9 kilo volts.
  • the potential V N of the magnetic circuit 7, image of the average voltage is therefore positive reaching for example + 3 kilo volts.
  • the polarity of the electric potential of the magnetic circuit 7 corresponds to the polarity of the ignition spark.
  • the polarity of the ignition spark makes it possible to know the associated cylinder.
  • the device 1 comprises means adapted to detect the polarity of the electric potential of the magnetic circuit 7, and to limit the variation range of the electric potential V N of the magnetic circuit 7 between predetermined minimum and maximum limit values.
  • the detection device 1 is inserted between the electrically floating magnetic circuit 7 and a voltage reference 14.
  • the voltage reference 14 and the reference potential 10 are placed at the same value as the electrical ground.
  • the means for detecting the polarity of the electric potential of the magnetic circuit 7 and for limiting the range of variation of the electric potential of the magnetic circuit, designated V N1 for the example illustrated in FIG. 1, comprise an attenuation branch 1 1 of the electric potential V N1 for dissipating the power.
  • This attenuation branch 1 1 comprises an attenuation impedance Z A of the electrical potential V N1 of the magnetic circuit 7, produced for example by a resistor or a capacitor, or a resistor and a resistor. capacitor connected in parallel between the magnetic circuit 7 and the voltage reference 14.
  • the means for detecting the polarity of the electric potential V N1 and for limiting the range of variation of the electric potential V N1 also comprise a limit branch 12 of the range of variation of the electrical potential V N1 between predetermined minimum and maximum limit values.
  • This limiting branch 1 2 makes it possible to limit the extreme values of variation of the electrical potential V N1 to desired values which, for example, do not generate disturbing electromagnetic radiation or risk for a person.
  • the limiting branch 1 2 of the variation range of the electrical potential V N1 comprises a resistor 15 connected in series with a Zener clipping diode 16.
  • the anode of the Zener diode 16 is connected. to the voltage reference 14, while its cathode, which is connected to the resistor 15, delivers a control signal V S1 intended to be operated by unrepresented processing or calculation means controlling the injection of the fuel.
  • the detection device 1 delivers a negative signal V S1 of low value (voltage of the Zener diode in passing direction), corresponding to the appearance of a strongly negative ignition spark on the spark plug 8 indicating that the associated cylinder is in the ignition phase.
  • V S1 negative signal
  • the detection means deliver a signal V S1 positive voltage equal to the clipping voltage of the Zener diode 16, for example + 5 volts.
  • V S1 which corresponds to the appearance of a highly positive ignition spark on the spark plug 9, indicates that the associated cylinder is in the ignition phase.
  • the signal V S1 can thus be exploited by the calculation or processing means, with a view, in particular, to initialize and control the normal course of operation. the fuel injection sequence. For example, the exploitation of this signal can be performed on edge detection or on a state detection.
  • the device 1 according to the invention makes it possible to determine which of the cylinders is in the ignition phase.
  • the detection device according to the invention has the advantage of using a phenomenon internal to the operation of the ignition coil and inevitable, namely the capacitive coupling between the secondary winding and the magnetic circuit. Such a device does not disturb the operation of the coil and does not affect its performance. Operational safety is guaranteed by coil construction thanks to the galvanic isolation between the secondary winding and the magnetic circuit.
  • the device according to the invention has a small footprint and a low cost and can be advantageously integrated in the body of the coil and be coated with resin during the impregnation of the windings.
  • the device according to the invention is equally applicable to ignition devices consisting of a coil and a high-voltage cable harness or a coil unit mounted directly on the spark plugs.
  • the detection device 1 delivers a signal V S1 whose most characteristic level change (0 and +5 volts with respect to 0 and -0.6 volts) appears for a positive spark.
  • Fig. 3 describes a preferred variant of a detection device 1 adapted to deliver a signal whose level change appears most important for a negative spark.
  • the detection device 1 is inserted between the magnetic circuit 7 and a voltage reference 14 of positive value V B , for example equal to the voltage of 12 volts of the battery of a vehicle.
  • the detection device 1 is constituted as described in FIG.
  • the detection device 1 Upon the appearance of a positive ignition spark, the detection device 1 delivers a positive voltage V S2 that can be exploited and equal to the reference voltage 14 increased by the voltage of the Zener diode in the forward direction. This positive voltage corresponds to the appearance of a strongly positive ignition spark on the spark plug 9 indicating that the associated cylinder is in the ignition phase.
  • the detection device 1 comprises a limiting branch 1 2 comprising a resistor and a Zener diode. It is clear that various other means can be used to detect the polarity of the potential of the magnetic circuit 7 and to limit its range of variation.
  • the detection device can use, as detection and limitation means, resistive dividing bridges, capacitive dividing bridges, Zener diodes or any other system or component. appropriate.
  • the detection device 1 may comprise means for shaping the delivered signal V S1 , V S2 . These shaping means may consist of filters, load resistors, output stages or any other signal shaping system, to facilitate its operation by the calculation means.

Abstract

L'invention concerne un procédé pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, l'allumage étant assuré par un système dit "Jumeau statique à étincelle perdue", formé d'au moins une bobine (3) comprenant un enroulement primaire (4) et un enroulement secondaire (6) bobinés sur un circuit magnétique (7), le procédé comportant les étapes suivantes :
- réaliser un circuit magnétique (7) non directement relié à une référence de tension (14), de sorte que son potentiel électrique (VN1 ) soit une image de la tension électrique moyenne de l'enroulement secondaire (6),
- limiter la plage de variation du potentiel électrique (VN1 ) du circuit magnétique (7) entre des valeurs limites minimum et maximum,
- détecter la polarité du potentiel électrique (VN1 ) du circuit magnétique (7) correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie.

Description

  • La présente invention est relative au domaine technique des moteurs thermiques à combustion interne et plus particulièrement, des moteurs à allumage commandé, par l'intermédiaire de bougies.
  • L'invention vise, plus précisément, le système d'allumage équipant de tels moteurs et appelé communément "Jumeau statique à étincelle perdue" ou distribution statique, D.L.S. (Distributor Less System) ou D.I.S. (Direct Ignition System).
  • Un tel système d'allumage comporte pour un moteur à quatre cylindres, deux bobines composées chacune d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire, bobinés sur un circuit magnétique. Les deux bornes de l'enroulement secondaire de chaque bobine sont connectées chacune à une bougie d'allumage. Pour chaque enroulement secondaire d'une bobine, les bougies associées sont celles équipant les cylindres dont les pistons sont en positions synchrones. Ainsi, le cylindre associé à l'une des bougies se trouve en phase d'allumage pendant que le cylindre associé à l'autre bougie est en fin de la phase d'échappement.
  • Par ailleurs, les polarités des tensions fournies sur chacune des bornes de l'enroulement secondaire étant opposées, l'une des bougies est alimentée par une tension positive, alors que l'autre bougie est alimentée par une tension négative. La polarité de l'étincelle d'allumage d'un cylindre déterminé est donc définie par construction et câblage. Elle dépend, d'une part, de la construction de la bobine d'allumage et, d'autre part, du câblage entre les bornes de l'enroulement secondaire et les bougies des cylindres associés.
  • Dans un tel système d'allumage, il apparaît le besoin de connaître l'instant où un cylindre prédéterminé est en phase d'allumage, afin de permettre d'initialiser la séquence d'injection du carburant dans les cylindres. Une telle information est nécessaire dans le cas notamment de systèmes d'injection multi-points ou d'injection directe. Par ailleurs, il peut être intéressant de connaître l'instant où un cylindre prédéterminé est en phase d'allumage, pour d'autres besoins de gestion du moteur, par exemple, de détection du cliquetis.
  • Pour satisfaire ces besoins, il est connu dans l'état de la technique, de mettre en oeuvre un capteur adapté pour détecter le passage d'une dent située sur l'arbre à came du moteur et fournissant un signal logique correspondant au passage au point mort haut d'allumage d'un cylindre prédéfini. Si une telle technique permet de satisfaire le besoin exprimé, il s'avère que cette solution nécessite la mise en oeuvre d'un capteur spécifique combiné à un circuit de traitement approprié et, dans certains cas, la mise en place sur l'arbre à cames, d'une cible spécifique portant ladite dent. Le coût et la difficulté de mise en oeuvre d'une telle solution sont donc élevés essentiellement à cause de la nécessité de détecter la dent pour de faibles vitesses de rotation du moteur, l'information étant nécessaire dès le démarrage.
  • Pour remédier à ces inconvénients, le brevet FR 2 753 234 a proposé en vue de détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'allumage commandé du type "Jumeau statique à étincelle perdue", un procédé consistant :
    • à réaliser un circuit magnétique non directement relié à une référence de tension, de sorte que son potentiel électrique soit une image de la tension électrique moyenne de l'enroulement secondaire,
    • à détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie déterminée en vue de délivrer un signal indiquant que le cylindre associé est en phase d'allumage.
  • Si un tel procédé donne satisfaction en pratique concernant sa fiabilité et sa simplicité, il a été constaté, dans certains cas, que le potentiel électrique du circuit magnétique pouvait atteindre plusieurs centaines de volts en impulsions. Il est à noter que ce potentiel électrique dépend en particulier de la construction mécanique de la bobine et du choix des matériaux d'isolation.
  • Un tel potentiel élevé peut poser des problèmes de sécurité ou de désagrément dans le cas où un opérateur est amené à toucher le circuit magnétique pendant une phase de fonctionnement de la bobine. Par ailleurs, le circuit magnétique qui présente un potentiel variable selon des fortes amplitudes, est susceptible de créer un rayonnement électromagnétique perturbateur pour les équipements électroniques avoisinants.
  • Dans l'état de la technique, il est connu également par le brevet US 5 668 311 , un dispositif de détection de la compression dans les cylindres en opposition de phase des moteurs à combustion interne à allumage commandé. Un tel dispositif comporte un capteur capacitif couplé avec l'enroulement secondaire de la bobine d'allumage et relié à un circuit de détection de la compression, équipé en entrée d'un étage de protection pour les composants du circuit de détection. Il est à noter qu'un tel dispositif de détection est associé à un circuit magnétique dont le potentiel électrique est à même de poser des problèmes de sécurité ou de désagrément et de créer un rayonnement électromagnétique perturbateur.
  • L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un procédé permettant en toute sécurité et sans créer de rayonnement électromagnétique perturbateur, de détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'allumage commandé du type «Jumeau statique à étincelle perdue ».
  • Pour atteindre un tel objectif, l'invention concerne un procédé pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, l'allumage étant assuré par un système dit "Jumeau statique à étincelle perdue", formé d'au moins une bobine comprend un enroulement primaire et un enroulement secondaire bobinés sur un circuit magnétique, les bornes d'un enroulement secondaire étant reliées à une première et à une deuxième bougies d'allumage associées à des pistons synchrones, le procédé comportant les étapes suivantes :
    • réaliser un circuit magnétique non directement relié à une référence de tension, de sorte que son potentiel électrique soit une image de la tension électrique moyenne de l'enroulement secondaire,
    • limiter la plage de variation du potentiel électrique du circuit magnétique entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées,
    • détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie déterminée en vue de délivrer un signal indiquant que le cylindre associé est en phase d'allumage.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le procédé consiste à limiter la plage de variation du potentiel électrique du circuit magnétique en dissipant la puissance et en limitant la plage de variation du potentiel électrique du circuit magnétique.
  • Avantageusement, le procédé consiste à détecter la valeur négative et la valeur positive de la tension du circuit magnétique correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage respectivement négative ou positive sur une bougie déterminée.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un dispositif pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, l'allumage étant assuré par un système dit "Jumeau statique à étincelle perdue", formé d'au moins une bobine comprenant un enroulement primaire et un enroulement secondaire bobinés sur un circuit magnétique, les bornes d'un enroulement secondaire étant reliées à une première et à une deuxième bougies d'allumage associées à des pistons synchrones, le dispositif étant inséré entre une référence de tension et un circuit magnétique monté électriquement flottant, de sorte que le potentiel électrique du circuit magnétique soit une image de la tension électrique moyenne de l'enroulement secondaire, le dispositif comportant des moyens adaptés pour détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie déterminée, en vue de délivrer un signal indiquant que le cylindre associé à ladite bougie est en phase d'allumage.
  • Selon l'invention, le dispositif comporte des moyens pour limiter la plage de variation du potentiel électrique du circuit magnétique entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées.
  • Avantageusement, les moyens pour limiter la plage de variation du potentiel électrique comportent une branche d'atténuation du potentiel électrique montée en parallèle d'une branche de limitation de la plage de variation du potentiel électrique entre les valeurs limites minimum et maximum prédéterminées.
  • Par exemple, la branche d'atténuation du potentiel électrique comporte une impédance d'atténuation composée d'une résistance ou d'un condensateur, ou d'une résistance et d'un condensateur montés en parallèle.
  • Selon un exemple préféré de réalisation, la branche de limitation de la plage de variation du potentiel électrique comporte une résistance montée en série avec une diode Zener d'écrêtage.
  • Selon une variante de réalisation, la diode Zener d'écrêtage à sa cathode reliée à une référence de tension positive de sorte que la valeur limite minimum est voisine de VB - Vzr, avec Vzr étant la tension de la diode Zener en inverse tandis que la valeur limite maximum est voisine de VB + Vzd avec Vzd la tension de coude de la diode Zener en direct.
  • De préférence, la référence de tension est une référence de tension positive telle que la borne positive d'une batterie d'un véhicule.
  • Selon une autre variante de réalisation, la diode Zener d'écrêtage a son anode reliée à une référence de tension de valeur nulle de sorte que la valeur limite maximum est voisine de + Vzr avec Vzr étant la tension de coude de la diode Zener en inverse tandis que la valeur limite minimum est voisine de - Vzd, avec Vzd étant la tension de la diode Zener en direct.
  • Le dispositif comporte avantageusement des moyens pour déceler la valeur négative et la valeur positive de la tension du circuit magnétique correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage respectivement négative et positive sur une bougie déterminée.
  • De préférence, le dispositif comprend des moyens de mise en forme du signal indiquant que le cylindre associé à ladite bougie est en phase d'allumage.
  • Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
  • La Figure 1 est un schéma illustrant un premier exemple de réalisation d'un dispositif de détection conforme à l'invention.
  • La Figure 2 est un tableau illustrant le principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention.
  • La Figure 3 est un schéma illustrant un autre exemple de réalisation d'un dispositif de détection conforme à l'invention.
  • Tel que cela ressort de la Fig. 1, le dispositif 1 selon l'invention est conçu pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre prédéterminé d'un moteur à combustion interne dont l'allumage est commandé par un système 2, dit "Jumeau statique à étincelle perdue". Un système d'allumage dit "Jumeau statique à étincelle perdue" 2 comporte, pour un moteur quatre cylindres, deux bobines d'allumage 3 dont une a été uniquement représentée sur les dessins. Chaque bobine d'allumage 3 est composée d'un enroulement primaire 4 faisant partie d'un circuit primaire 5 non représenté mais connu en soi et d'un enroulement secondaire 6. De manière classique, l'enroulement primaire 4 et l'enroulement secondaire 6 sont bobinés sur un circuit magnétique 7. L'une des bornes de l'enroulement secondaire 6 est connectée à une première bougie d'allumage 8, tandis que l'autre borne de l'enroulement secondaire 6 est connectée à une deuxième bougie d'allumage 9. De manière classique, les bougies d'allumage 8, 9 qui sont reliées à un potentiel de référence 10, à savoir la masse électrique, sont chacune associées à un cylindre déterminé du moteur. Pour un système d'allumage dit "Jumeau statique à étincelle perdue", les première et deuxième bougies 8 et 9 correspondent à celles équipant les cylindres dont les pistons sont dans des positions synchrones, de sorte que le cylindre associé à l'une des bougies se trouve en phase d'allumage pendant que le cylindre associé à l'autre bougie est en fin de phase d'échappement. Dans l'exemple illustré, la première bougie 8 est associée, par exemple, au cylindre n° 1 du moteur, tandis que la deuxième bougie 9 est associée au cylindre n° 4.
  • Il est à noter que la bobine 3 fournit, pour un tour moteur donné, une tension fortement négative sur l'une des bougies et une tension faiblement positive sur l'autre bougie, tandis qu'au tour moteur suivant, les niveaux de tension sont permutés sur les bougies. Ainsi, tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, au tour moteur par exemple pair, la tension V1 sur la bougie 8 présente, dans l'exemple illustré, une valeur négative élevée, par exemple de l'ordre de - 20 Kilo Volts, alors que la tension V4 sur la bougie 9 est faiblement positive, par exemple de l'ordre de + 2 Kilo Volts. Au tour moteur suivant, à savoir impair, la tension V1 sur la bougie 8 est faiblement négative, par exemple de l'ordre de - 2 Kilo Volts, tandis que la tension sur la bougie 9 est élevée, par exemple de l'ordre de + 20 Kilo Volts. Les tensions des bougies associées à une même bobine sont donc de polarités opposées et de niveaux élevé et faible. Les tensions des bougies sont élevées et faibles pour les cylindres associés qui sont respectivement en phase d'allumage et en fin de phase d'échappement.
  • Il doit être considéré qu'une bobine d'allumage 3 étant constituée d'un enroulement primaire 4 et d'un enroulement secondaire 6, bobinés sur un circuit magnétique 7, il apparaît entre l'enroulement secondaire 6 et le circuit magnétique 7, un couplage capacitif. Si le circuit magnétique 7 est électriquement flottant ou non relié directement à une référence de tension, le potentiel électrique du circuit magnétique 7 appelé VN est une image de la tension électrique moyenne de l'enroulement secondaire 6. Les valeurs de potentiel relevées sur le circuit magnétique 7 électriquement flottant sont de l'ordre de quelques centaines de Volts à quelques Kilo Volts. Dans la mesure où une bobine 3 fournit alternativement une tension fortement positive sur une bougie, puis au tour moteur suivant, une tension fortement négative sur l'autre bougie, il apparaît un potentiel VN sur le circuit magnétique 7 électriquement flottant qui est alternativement positif et négatif. Par conséquent, si au tour pair la tension V1 sur la bougie 8 est une étincelle d'allumage négative pouvant atteindre, par exemple, - 20 Kilo Volts, tandis que la tension V4 sur la bougie 9 est faiblement positive pour atteindre, par exemple, + 2 Kilo Volts, la tension moyenne UMOY de l'enroulement secondaire 6 est égale, dans cet exemple, à - 9 Kilo Volts. Le potentiel VN du circuit magnétique 7 électriquement flottant, image de la tension moyenne UMOY de l'enroulement secondaire 6, est donc négatif, atteignant par exemple - 3 Kilo Volts. De même, si au tour suivant la tension V1 de la bougie 8 est faiblement négative (par exemple - 2 Kilo Volts), tandis que la tension V4 sur la bougie 9 est une étincelle d'allumage positive pouvant atteindre + 20 Kilo Volts, la tension moyenne UMOY de l'enroulement secondaire 6 est donc égale, dans cet exemple, à + 9 Kilo Volts. Le potentiel VN du circuit magnétique 7, image de la tension moyenne, est donc positif atteignant par exemple + 3 Kilo Volts.
  • Tel que cela ressort de la description qui précède, la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique 7 correspond à la polarité de l'étincelle d'allumage. Comme expliqué précédemment, par construction et par câblage, la polarité de l'étincelle d'allumage permet de connaître le cylindre associé.
  • Conformément à l'invention, le dispositif 1 comporte des moyens adaptés pour détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique 7, et pour limiter la plage de variation du potentiel électrique VN du circuit magnétique 7 entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées. Le dispositif de détection 1 est inséré entre le circuit magnétique 7 électriquement flottant et une référence de tension 14. Dans l'exemple illustré à la fig. 1, la référence de tension 14 et le potentiel de référence 10 sont placés à une même valeur telle que la masse électrique. Les moyens pour détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique 7 et pour limiter la plage de variation du potentiel électrique du circuit magnétique, désigné par VN1 pour l'exemple illustré à la Fig. 1, comportent une branche d'atténuation 11 du potentiel électrique VN1 permettant de dissiper la puissance. Cette branche d'atténuation 11 comporte une impédance ZA d'atténuation du potentiel électrique VN1 du circuit magnétique 7, réalisé par exemple par une résistance ou un condensateur, ou une résistance et un condensateur connectés en parallèle entre le circuit magnétique 7 et la référence de tension 14.
  • Les moyens pour détecter la polarité du potentiel électrique VN1 et pour limiter la plage de variation du potentiel électrique VN1 comportent également une branche de limitation 12 de la plage de variation du potentiel électrique VN1 entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées. Cette branche de limitation 12 permet de borner les valeurs extrêmes de variation du potentiel électrique VN1 à des valeurs souhaitées qui par exemple n'engendrent pas de rayonnement électromagnétique perturbateur ou de risque pour une personne. Dans l'exemple de réalisation illustré, la branche de limitation 12 de la plage de variation du potentiel électrique VN1 comporte une résistance 15 montée en série avec une diode Zener d'écrêtage 16. L'anode de la diode Zener 16 est reliée à la référence de tension 14, tandis que sa cathode, qui est connectée à la résistance 15, délivre un signal de commande VS1 destiné à être exploité par des moyens de traitement ou de calcul non représentés pilotant l'injection du carburant.
  • Le fonctionnement du dispositif de détection 1 selon l'invention tel que décrit à la Fig. 1 découle directement de la description qui précède. Lorsque le potentiel VN1 sur le circuit magnétique 7 est de valeur négative (tour pair), le dispositif de détection 1 délivre un signal négatif VS1 de faible valeur (tension de la diode Zener en sens passant), correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage fortement négative sur la bougie 8 indiquant que le cylindre associé est en phase d'allumage. Lorsque le potentiel VN1 sur le circuit magnétique 7 est positif (tour impair), correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage positive sur la bougie 9, les moyen de détection délivrent un signal VS1 de tension positive égale à la tension d'écrêtage de la diode Zener 16, par exemple + 5 Volts. La présence d'un tel signal VS1 de tension positive, qui correspond à l'apparition d'une étincelle d'allumage fortement positive sur la bougie 9, indique que le cylindre associé est en phase d'allumage. Le signal VS1 peut ainsi être exploité par les moyens de calcul ou de traitement, en vue, en particulier, d'initialiser et de commander le déroulement normal de la séquence d'injection du carburant. A titre d'exemple, l'exploitation de ce signal peut être réalisée sur une détection de front ou sur une détection d'état.
  • Selon cet exemple de réalisation, il est à noter que le potentiel électrique VN1 du circuit magnétique 7 est compris entre :
    • une valeur limite minimum voisine de ― Vzd, avec Vzd étant la tension de coude de la diode Zener en sens passant,
    • une valeur limite maximum voisine de + Vzr, avec Vzr étant la tension de la diode Zener en inverse.
  • Le dispositif 1 selon l'invention permet de déterminer lequel des cylindres est en phase d'allumage. Le dispositif de détection conforme à l'invention présente l'avantage d'utiliser un phénomène interne au fonctionnement de la bobine d'allumage et inévitable, à savoir le couplage capacitif entre l'enroulement secondaire et le circuit magnétique. Un tel dispositif ne perturbe pas le fonctionnement de la bobine et n'altère pas ses performances. La sécurité de fonctionnement est garantie par construction de la bobine grâce à l'isolation galvanique réalisée entre l'enroulement secondaire et le circuit magnétique. De plus, le dispositif selon l'invention présente un faible encombrement et un faible coût et peut être avantageusement intégré dans le corps de la bobine et être enrobé de résine pendant l'imprégnation des enroulements. Le dispositif selon l'invention s'applique aussi bien à des dispositifs d'allumage constitués d'une bobine et d'un faisceau de câbles haute-tension ou d'un bloc bobine monté directement sur les bougies.
  • Dans l'exemple décrit ci-dessus, le dispositif de détection 1 délivre un signal VS1 dont le changement de niveau le plus caractéristique (0 et + 5 Volts par rapport à 0 et - 0,6 Volts) apparaît pour une étincelle positive. La fig. 3 décrit une variante préférée d'un dispositif de détection 1 adapté pour délivrer un signal dont le changement de niveau apparaît le plus important pour une étincelle négative. Tel que cela ressort de la fig. 3, le dispositif de détection 1 est inséré entre le circuit magnétique 7 et une référence de tension 14 de valeur positive VB, par exemple égale à la tension de 12 Volts de la batterie d'un véhicule. Le dispositif de détection 1 est constitué comme décrit à la Fig. 1, d'une branche d'atténuation 11 comportant une impédance ZA et d'une branche de limitation 12 comportant dans l'exemple illustré, une résistance de limitation de courant 15 connectée en série à l'anode d'une diode Zener d'écrêtage 16 dont la cathode est reliée à la référence de tension 14.
  • Le principe de fonctionnement de cette variante de réalisation reste identique à celle illustrée à la Fig. 1. Ainsi, tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 2, lors de l'apparition d'une étincelle d'allumage fortement négative sur la bougie 8, le potentiel VN2 du circuit magnétique 7 est négatif, de sorte qu'il apparaît entre l'anode de la diode Zener 16 et le potentiel de référence 10 qui est placé à la masse électrique, un signal VS2 égal à la tension de référence 14 diminuée de la tension de la diode Zener 16. Un tel signal VS2, par exemple égal à 7 Volts, peut être exploité par un moyen de traitement, en vue d'initialiser la séquence d'injection. Lors de l'apparition d'une étincelle d'allumage positive, le dispositif de détection 1 délivre une tension positive VS2 pouvant être exploitée et égale à la tension de référence 14 augmentée de la tension de la diode Zener en sens passant. Cette tension positive correspond à l'apparition d'une étincelle d'allumage fortement positive sur la bougie 9 indiquant que le cylindre associé est en phase d'allumage.
  • Il est à noter que dans cet exemple de réalisation, le potentiel électrique VN2 du circuit magnétique 7 est compris entre :
    • une valeur limite minimum voisine de VB- Vzr, avec Vzr étant la tension de la diode Zener en inverse,
    • une valeur limite maximum voisine de VB + Vzd, avec Vzd la tension de coude de la diode Zener en direct.
  • Dans les exemples qui précèdent, le dispositif de détection 1 comporte une branche de limitation 12 comportant une résistance et une diode Zener. Il est clair qu'il peut être prévu d'utiliser divers autres moyens pour détecter la polarité du potentiel du circuit magnétique 7 et pour limiter sa plage de variation. A titre d'exemple, le dispositif de détection peut utiliser comme moyens de détection et de limitation, des ponts diviseurs résistifs, des ponts diviseurs capacitifs, des diodes Zener ou tout autre système ou composant approprié. Par ailleurs, il est à noter que le dispositif de détection 1 peut comporter des moyens de mise en forme du signal délivré VS1, VS2. Ces moyens de mise en forme peuvent être constitués par des filtres, des résistances de charge, d'étages de sortie ou tout autre système de mise en forme du signal, propre à faciliter son exploitation par les moyens de calcul.
  • Par ailleurs, la description qui précède a été effectuée pour un moteur à quatre cylindres. Il est clair que l'invention peut être mise en oeuvre pour un moteur comportant deux cylindres alimentés par une bobine ou tout nombre de cylindres égal à 2 x n, avec n ≥ 1.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications suivantes.

Claims (12)

  1. Procédé pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, l'allumage étant assuré par un système dit "Jumeau statique à étincelle perdue", formé d'au moins une bobine (3) comprenant un enroulement primaire (4) et un enroulement secondaire (6) bobinés sur un circuit magnétique (7), les bornes d'un enroulement secondaire (6) étant reliées à une première (8) et à une deuxième (9) bougies d'allumage associées à des pistons synchrones, le procédé comportant les étapes suivantes :
    - réaliser un circuit magnétique (7) non directement relié à une référence de tension (14), de sorte que son potentiel électrique (VN ) soit une image de la tension électrique moyenne (UMOY ) de l'enroulement secondaire (6),
    - limiter la plage de variation du potentiel électrique (VN) du circuit magnétique (7) entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées,
    - détecter la polarité du potentiel électrique (VN ) du circuit magnétique (7) correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie déterminée en vue de délivrer un signal (VS1, VS2 ) indiquant que le cylindre associé est en phase d'allumage.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à limiter la plage de variation du potentiel électrique (VN) du circuit magnétique (7) en dissipant la puissance et en limitant la plage de variation du potentiel électrique (VN ) du circuit magnétique (7).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter la valeur négative et la valeur positive de la tension du circuit magnétique (7) correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage respectivement négative ou positive sur une bougie déterminée.
  4. Dispositif pour détecter la phase d'allumage d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, l'allumage étant assuré par un système dit "Jumeau statique à étincelle perdue", formé d'au moins une bobine (3) comprenant un enroulement primaire (4) et un enroulement secondaire (6) bobinés sur un circuit magnétique (7), les bornes d'un enroulement secondaire (6) étant reliées à une première (8) et à une deuxième (9) bougies d'allumage associées à des pistons synchrones, le dispositif étant inséré entre une référence de tension (14) et un circuit magnétique (7) monté électriquement flottant, de sorte que le potentiel électrique (VN1, VN2 ) du circuit magnétique (7) soit une image de la tension électrique moyenne (UMOY ) de l'enroulement secondaire (6), le dispositif (1) comportant des moyens adaptés pour détecter la polarité du potentiel électrique du circuit magnétique (7) correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage sur une bougie déterminée, en vue de délivrer un signal (VS1, VS2) indiquant que le cylindre associé à ladite bougie est en phase d'allumage,
    caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour limiter la plage de variation du potentiel électrique (VN1, VN2) du circuit magnétique (7) entre des valeurs limites minimum et maximum prédéterminées.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour limiter la plage de variation du potentiel électrique (VN1, VN2 ) comportent une branche d'atténuation (11 ) du potentiel électrique (VN1, VN2 ) montée en parallèle d'une branche de limitation (12 ) de la plage de variation du potentiel électrique (VN1, VN2 ) entre les valeurs limites minimum et maximum prédéterminées.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la branche d'atténuation (11 ) du potentiel électrique comporte une impédance d'atténuation (ZA ) composée d'une résistance ou d'un condensateur, ou d'une résistance et d'un condensateur montés en parallèle.
  7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la branche de limitation (12) de la plage de variation du potentiel électrique (VN1, VN2) comporte une résistance montée en série avec une diode Zener d'écrêtage.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la diode Zener d'écrêtage à sa cathode reliée à une référence de tension positive (VB) de sorte que la valeur limite minimum est voisine de VB - Vzr, avec Vzr étant la tension de la diode Zener en inverse tandis que la valeur limite maximum est voisine de VB + Vzd avec Vzd la tension de coude de la diode Zener en direct.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisée en ce que la référence de tension est une référence de tension positive telle que la borne positive d'une batterie d'un véhicule.
  10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la diode Zener d'écrêtage (16) a son anode reliée à une référence de tension de valeur nulle de sorte que la valeur limite maximum est voisine de + Vzr avec Vzr étant la tension de coude de la diode Zener en inverse tandis que la valeur limite minimum est voisine de - Vzd, avec Vzd étant la tension de la diode Zener en direct.
  11. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déceler la valeur négative et la valeur positive de la tension du circuit magnétique (7) correspondant à l'apparition d'une étincelle d'allumage respectivement négative et positive sur une bougie déterminée.
  12. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mise en forme du signal (VS1, VS2) indiquant que le cylindre associé à ladite bougie est en phase d'allumage.
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