FR2467996A1 - Dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur - Google Patents

Abstract

a. Dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur Otto - à allumage par étincelle - par coupure de l'allumage lorsqu'une vitesse de rotation prédéterminée se trouve dépassée. b. Dispositif caractérisé en ce qu'il est agencé pour couper le courant primaire d'une bobine d'allumage 17 et il est prévu un moyen de commutation qui ne permet la coupure du courant primaire qu'en même temps que se produit un signal d'allumage ou peu après. c. L'invention s'applique notamment aux moteurs d'automobiles.

Description

L'invention concerne un dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur
Otto - à allumage par étincelle - par coupure de l'allumage lorsqu'unie vitesse de rotation prédéterminée se trouve dépassée.

La vitesse de rotation d'un moteur Otto moteur à allumage par étincelle - comme aussi celle d'autres moteurs à combustion interne, ne doit pas dépasser pendant un moment niativement long une valeur supérieure critique si l'on doit empêcher de graves perturbations ou même seulement une forte usure. La limitation de la vitesse de rotation est donc importante, notamment pour des moteurs Otto utilisés pour l'entraSnement de véhicules automobiles.

Etant donné que lorsque l'allumage est coupé le moteur ne fournit plus de puissance, la coupure de l'allumage constitue une posmbilité efficace de limiter la vitesse de rotation. Si le courant primaire de la bobine d'allumage est coupé à un instant quelconque, on a à craindre dans bien des cas - notamment lorsqu'on utilise un appareil d'allulage électronique - que se produise un allumage prématuré, qui peut entraîner des dommages en particulier s'il survient fréquemment.

L'invention concerne, dans le but d'éviter ce risque, un dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur caractérisé en ce qu'il est agencé pour couper le courant primaire d'une bobine d'allumage et il est prévu un moyen de commutation qui ne permet la coupure du courant primaire quten même temps que se produit un signal d'allumage ou peu après.

Un tel dispositif présente l'avantage de permettre d'éviter avec sûreté des allumages prématurés. La coupure du courant primaire de la bobine d'allumage s'effectue en même temps que la production, ou pendant la durée, d'une impulsion d'allumage, donc à l'instant même où un allumage doit s'effectuer et par conséquent à un instant où le circuit de courant primaire serait coupé par l'appareil d'allumage même sans dépassement de vitesse de rotation.

On indiquera dans la suite des modes d'agencement avantageux de l'invention telle que définie cidessus.

C'est ainsi qu'il peut être prévu, de manière simple, que le dispositif de commutation comporte une bascule constituée par un flip-flop type D en vue de synchroniser la coupure du courant primaire avec un signal d'allumage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, il peut être prévu un comparateur dont une entrée est branchée sur une prise d'un diviseur de tension intercalé entre deux points de couplage de potentiels différents, d'autre part entre les mêmes points de couplage est intercalé le montage en série d'une résistance et d'un condensateur dont le point de jonction est relié à l'autre entrée du comparateur, et par ailleurs en parallèle au condensateur est branché un interrupteur pouvant se commander qui, sous l'effet des signaux d'allumage, est alternativement actionné pour être conducteur ou bloqué.

Ce mode de réalisation peut même être considéré comme indépendant des caractéristiques précisées cidessus pour définir l'invention, en ce sens qu'il peut être applicable aussi bien à desdispositifs de branchement où la coupure du courant primaire en vue de limiter la vitesse de rotation n'est pas synchronisée avec les signaux d'allumage. Un mode opératoire de ce genre est possible sans risquer les dommages mentionnés plus haut par exemple avec des installations d'allumage dans lesquelles, pour la production des étincelles d'allumage, le circuit de courant primaire est coupé par un contact de rupteur mécanique.

L'avantage du mode de réalisation qui vient d'être décrit réside en ce que des variations dt tension de la source de tension de service, dont on a à tenir compte fréquemment dans un véhicule automobile, n'ont pas d'influence sur la précision avec laque île est déterminé le dépassement de la vitesse de rotation pré-fixée, L'agencement peut être réalisé de telle manière, que sous l'effet du dépassement d'une vitesse de rotation pré-fixée la tension de charge du condensateur franchit inférieurement une valeur donnée - ceci se produit parce que le condensateur n'est pas chargé suffisamment par exemple entre deux impulsions d'allumage successives, comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation décrit plus loin - ou bien l'agencement peut être tel, que la tension de charge du condensateur, lorsque la vitesse de rotation pré-fixée se trouve dépassée, excède une valeur donnée, ceci parce que le condensateur n'est alors pas déchargé dans une mesure suffisante entre deux impulsions d'allumage successives.

Selon un mode de réalisation de l'invention, il peut être prévu que la sortie du comparateur est reliée à l'entrée D du flip-flop, à l'entrée d'horloge duquel est envoyé un signal d'horloge dont la fréquence de répétition correspond à la fréquence de commutation de l'interrupteur pouvant se commander, mesurée entreles mêmes états de commutation, la sortie D du flip-flop étant reliée à une installation coupant le courant primaire de la bobine d'allumage.

Un tel mode de réalisation a pour effet, d'obtenir de manière simple, que le signal de sortie donné par le dispositif de montage, et qui provoque la coupure de l'allumage, se produise toujours exactement à l'instant d'une impulsion d'allumage. L'agencement peut être réalisé à cet égard de telle manière , que par exemple lorsque la vitesse de rotation est contrôlée à l'aide de la charge du condensateur entre deux impulsions d'allumage, il ne peut pas s'effectuer de modification du signal de sortie du dispositif de montage pendant le cycle de décharge du condensateur.

I1 peut encore être prévu, conformément à l'invention, en vue d'assurer une hystérésis dynamique, qu'une sortie de la bascule (flip-flop type D) est couplée par capacité avec une entrée du comparateur. Ce mode de réalisation permet d'améliorer encore la sûreté de fonctionnement de la commutation.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels
- la figure 1 montre un schéma d'un dispositif de branchement conforme à l'invention en vue de réaliser en synchronisme la coupure du courant primaire,
- la figure 2 montre le schéma de montage d'un appareil d'allumage à transistor connu où sont indiqués les points de raccordement prévus pour le dispositif de la figure 1,
- la figure 3 montre une variante du dispositif de la figure 1, où le circuit de courant primaire de la bobine d'allumage est coupé au moyen d'un relais.

Sur la figure 1 le signal d'allumage est envoyé à la borne d'entrée 1 du dispositif de branchement.

Ce signal se manifeste par une série d'impulsion, dont les impulsions positives individuelles ont pour effet, dans l'appareil représenté sur la figure 2, de provoquer chaque fois la produc tion~d'une étincelle d'allumage. Une résistance R2, un condensateur C1 et un comparateur 2 constituent un-filtre et un déclencheur, par lesquels est produit un signal convenant pour un traitement ultérieur dans le dispositif de montage.

Le signal de sortie du comparateur 2 est envoyé à l'entrée d'horloge C d'une bascule constituée par un flip-flop type D 3, qui est couplé à rétro-action de la manière que permet de voir la figure, et dont la sortie normale Q est reliée à l'entrée négative d'un comparateur 4, dont la sortie est reliée à l'entrée positive d'un comparateur 5, par l'inter médiàire d'une résistance R6 au p8le positif de la source de la tension d'alimentation et par l'intermédiaire d'un condensateur
C2 à la masse. L'entrée négative du comparateur 5 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R8 au p8le positif de la source de tension d'alimentation et par l'intermédiaire d'une résistance R7 à la masse.La sortie du comparateur 5 mène à l'entrée D d'une bascule consistant en un flip-flop type D 6, dont l'entrée d'horloge est reliée à la sortie Q du flip-flop 3.

La sortie normale Q du flip-flop 6 est reliée à l'entrée positive d'un comparateur 7, et la sortie
NON-ET Q du flip-flop 6 est reliée, par l'intermédiaire du montage en série d'un condensateur C3 et d'une résistance R10, à l'entrée négative du comparateur 5 et - afin d'éviter des diviseurs de tension séparés pour les comparateurs 4 et 7 - à l'entrée négative du comparateur 7 ainsi qu'à l'entrée positive du comparateur 4. La variation de tension momentanée au point de jonction de R8 et R7 est sans conséquence en ce qui concerne les comparateurs 4 et 7, étant donné que ceux-ci agissent alors comme drivers numériques. La sortie du comparateur 7 agit sur un transistor T1, qui sert au blocage de l'étage terminal d'un appareil de commande d'allumage. Lorsque le transistor Ti est conducteur l'allumage est coupé.

Sur la figure 1 on a encore indiqué d'autres composants, qui servent à appliquer les tensions de service nécessaires en divers points de coupage distincts. Les comparateurs 2, 4, 5 et 7 sont disposés à l'intérieur d'un unique circuit intégré 3302 ; à l'endroit de ces comparateurs on a indiqué les désignations de raccords de ce circuit intégré. il en est de même pour les deux flip-flops 3 et 6, qui sont disposés à l'intérieur d'un unique circuit intégré 4013.

Le dispositif que montre la figure 1 fonctionne comme suit
Lors de chaque impulsion de tension qui se manifeste à l'entrée 1, il apparaît à la sortie du comparateur 2 une impulsion de polarité inversée, dont la valeur de tension la plus basse se situe à peu près à zéro V, donc au potentiel de la masse. Le flanc arrière de cette impulsion commute chaque fois le signal produit à l'entrée D du flip-flop 3 sur la sortie normale Q, qui change ainsi son état lors de chaque impulsion d'allumage qui se produit.

Si ce signal de sortie présente la valeur logique O (bas potentiel), la sortie du comparateur 4 est alors à résistance suffisamment forte, de sorte que le condensateur
C2 se charge par l'intermédiaire de la résistance R6 ; la constante de temps de charge est alors essentiellement déterminée exclusivement par les valeurs C2 et R6. Dès que le potentiel à la sortie du comparateur 4 dépasse le potentiel envoyé par le diviseur de tension R8, R7 à l'entrée négative du compacteur 5, il apparat à entrée D du flip-flop 6 un signal avec la valeur logique 1 (potentiels élevé), mais qui cependant à cet instant n'est pas encore communiqué à la sortie normale Q.

Ceci n'a lieu que lorsque, lors de l'impulsion d'allumage suivante qui se produit, la sortie Q du flip-flop 3 prend la valeur 1. Simultanément la sortie du comparateur 4 est à une résistance suffisamment basse, de sorte que le condensateur C2 même pour la vitesse de rotation la plus élevée qui soit acceptable peut se décharger sûrement jusqu'à l'impulsion d'allumage suivante qui se produit. Le signal qui apparat en raison de la décharge du condensateur C2 à la sortie du comparateur 5, avec la valeur 0, ne se trouve pas repis à la sortie du flip-flop 6, car celui-ci ne traite comme signal d'horloge que des flancs d'impulsion positifs.

L'appareil de commutation pour allumage à transistor commandé sans contact qui est représenté sur la figure 2 est connu et n'est par conséquent pas décrit en détail.

La borne 15 est reliée au pôle positif de la source de la tension d'alimentation - dans l'exemple de réalisation donc de la batterie du véhicule - la borne 31 est reliée à la masse. A la borne 7 est envoyé, par l'intermédiaire d'un transmetteur sans contact, un signal déclenchas l'allumage, et qui est encore l'objet d'un traitement ultérieur dans l'appareil de la figure 2.

La borne 16 est reliée à un raccordement de l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 17, dont l'autre raccordement est relié par l'intermédiaire d'une résistance au p8le positif de la source de la tension d'alimentation.

Le dispositif de branchement représenté sur la figure 1 est branché aux points de couplage A, B, C et D marqués sur la figure 2, et dont les repères sont portés également sur la figure 1. Tant que la vitesse de rotation la plus élevée qui soit admise n'est pas dépassée, l'appareil de la figure 2 produit les impulsions d'allumage par le fait que cet appareil coupe périodiquement le courant passant à travers l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 17. En vue de couper le flux de courant on utilise deux transistors T7 et T8, qui sont branchés sous forme de montage Darlington et sont excités par un transistor T6.

Dès que la vitesse de rotation la plus élevée qui soit admise est dépassée, il apparaît à la sortie du comparateur 5 de la figure 1 un signal avec la valeur logique 0, car alors l'intervalle entre des signaux d'allumage successifs est si court que le condensateur C2 ne peut plus se charger suffisamment pour que sa tension dépasse la tension appliquée à l'entrée négative du comparateur 5. Ce signal de sortie du comparateur 5 est communiqué, par l'impulsion positive suivante envoyée à l'entrée d'horloge du flip-flop 6, à la sortie Q de ce flip-flop et a pour effet que le transistor T1 devient conducteur et reste conducteur jusqu'à ce que la vitesse de rotation soit à nouveau abaissée.

Lorsque le transistor T1 est conducteur, la tension base-émetteur se manifestant au transistor T6 (figure 2) est si faible que ce transistor T6 reste constamment bloqué, et par conséquent les transistors T7 et T8 également restent bloqués, il ne passe pas de courant à travers l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 17. Comme déjà expliqué, le passage à l'état conducteur du transistor Ti a lieu en même temps que - ou tout au plus avec un retardement non préjudiciable - le blocage du transistor T6 qui s'effectue, dans le montage conforme à la figure 2, dans le but de produire une étincelle d'allumage ; on empêche ainsi un allumage prématuré ou la production de deux étincelles d'allumage successives.

Le branchement représenté sur la figure 1 convient également, avec une légère modification, pour couper au moyen d'un relais le courant primaire de la bobine d'allumage afin de limiter la vitesse de rotation. On modifie uniquement le montage qui suit la sortie du comparateur 7 selon la figure 1, et ce montage est représenté sur la figure 3. A la suite de la sortie du comparateur 7 est branché un transistor T9 entre le collecteur duquel et le pôle positif de la source de la tension de service est intercalée la bobine d'excitation d'un relais 20.

La figure 3 montre l'état de commutation du relais dans le cas d'une vitesse de rotation trop élevée, l'allumage est donc alors mis hors circuit.

En état de marche normale avec une vitesse de rotation admissible du moteur d'entraînement, l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 17 est en liaison, par l'intermédiaire du contact de relais 21, avec le p81e positif de la batterie du véhicule ; entre l'autre raccordement de l'enroulemat primaire et la masse on a intercalé un appareil de commutation 22, de type quelconque, qui coupE le flux de courant à l'effet de produire les étincelles d'allumage. Afin d'éviter des étincelles d'allumage lors de la commutation du relais - ce qui ne s'effectue pas en synchronisme en raison du retardement du relais - on a prévu en plus des diodes D3 et D4 ainsi qu'une résistance R22. Lorsque la vitesse de rotation est suffisamment basse, le signal de sortie positif du comparateur 7 maintient le transistor T9 à l'état conducteur, il peut donc passer alors à travers la bobine 20 un courant suffisant pour exciter le relais. Lorsque la vitesse de rotation admise est dépassée le transistor T9 se trouve mis hors circuit et le relais 20 retombe au repos.

Le branchement représenté sur la figure 1 convient très bien pour être réalisé pour sa plus grande partie sous forme de circuit intégré. On peut à cet effet, après avoir modifié de façon appropriée le branchement pour en obtenir une réalisation avec résistance à plus haute valeur ohmique, remplacer le condensateur C3 par une diode actinnnée dans le sens du blocage. Toutes les résistances, à l'exception de la résistance
R6 - que l'on doit pouvoir modifier en vue du réglage de la valeur de seuil désirée de la vitesse de rotation - peuvent être$ intégrées. Le condensateur C2 peut, contrairement à des dispositifs de montage classiques - où un signal caractéristique pour la vitesse de rotation est produit en prenant la valeur moyenne - être très notablement plus petit. Dans l'exemple de réalisation représenté il s'agit là d'un condensateur à feuille présentant une capacité de 0,33 uF.

Les valeurs pour les composants individuels que comporte le branchement de la figure 1 sont indiquées ci après : R1 : 10 k # (10 k ohms), R2 : 100 kSL, R3 : 33 k #
R4 s 8,2 k #, R5 t 56 k SL, R6 : réglable, R7 t 100 k #, R8 : 33 k #, R9 : 100 kSL, R10 : 10 kQ, R11 : 1 kSL,
R12 : i kSL, R13 : 1 k*, R14 : 24 k#, R16 : 24 kSL,
C1 : 470 pF, C3 : 440 nF (valeur seulement pour le dimensionne- ment prévu pour le modèle donné, mais peut, en circuit intégré, être sensiblement plus faible). Le transistor T1 est un BCY78x, le transistor T2 est un BCY58x.

Les raccordements 4, 8 et 10 - que ne montre pas la figure 1 - du circuit intégré comprenant les flipflops, se trouvent à la tension Vss.

Grâce au condensateur C3, qui couple par capacité le signal de sortie de la sortie Q du flip-flop 6 avec l'entrée négative du comparateur 5, le processus de commutation se trouve accéléré à l'instant de la commutation du flip-flop 6, sans cependant modifier le seuil de réaction du commutateur 5, le condensateur C3 assure ainsi une hystérésis dynamique.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur Otto - à allumage par étincelle - par coupure de l'allumage lorsqu'une vitesse de rotation prédéterminée se trouve dépassée, dispositif caractérisé en ce qu'il est agencé pour couper le courant primaire d'une bobine d'allumage (17) et il est prévu un moyen de commutation qui ne permet la coupure du courant primaire qu'en même temps que se produit un signal d'allumage ou peu après.

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comporte une bascule constituée par un flip-flop type D (6).

3.- Dispositif de branchement pour limiter la vitesse de rotation d'un moteur Otto par coupure de l'allumage ge lors du dépassement d'une vitesse de rotation prédéterminée, particulièrement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dispositif caractérisé en ce qu'il est prévu un comparateur (5) dont une entrée est branchée sur une prise d'un diviseur de tension (R7, R8) intercalé entre deux points de couplage de potentiels différents, d'autre part entre les mêmes points de couplage est intercalé le montage en série d'une résistance (R6) et d'un condensateur (C2) dont le point de jonction est relié à l'autre entrée du comparateur (5), et par ailleurs en parallèle au condensateur (C2) est branché un interrupteur pouvant se commander (comparateur 4) qui, sous l'effet des signaux d'allumage, est alternativement actionné pour être conducteur ou bloqué.

4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la sortie du comparateur (5) est reliée à l'entrée D du flip-flop (6), à l'entrée d'horloge (C) duquel est envoyé un signal d'horloge dont la fréquence de répétition correspond à la fréquence de commutation de l'interrupteur pouvant se commander (comparateur 4), mesurée entreles mêmes états de commutation, la sortie D du flip-flop (6) étant reliée à une installation (7, Ti, T6, T7, T8 - 7, T9, 20) coupant le courant primaire de la bobine d'allumage (17).

5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, en vue d'assurer une hystérésis dynamique, une sortie (Q) du flip-flop (6) est couplée par capacité (C3) avec une entrée du comparateur (5)