FR2753492A1

FR2753492A1 - Ignition system for internal combustion engine

Info

Publication number: FR2753492A1
Application number: FR9711358A
Authority: FR
Inventors: Satoru Sasaki; Yutaka Nozue
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1998-03-20
Also published as: ITMI972101A1; IT1297280B1; JPH1089212A; ID18674A; JP3600385B2

Abstract

The ignition system has a capacitor (C) connected to an ignition coil (4). An electronic switch (SCR) selectively discharges the capacitor to drive the ignition coil and generate the spark. The capacitor is charged through a circuit which ensures its charging voltage is a function of the speed of engine. The charging circuit (6) is connected to the capacitor, and a monitoring circuits (8, R1, R2) measures the charge voltage on the capacitor and disconnects the charging circuit when the capacitor voltage reaches a set value. The set voltage for the capacitor is predetermined to a range of values that vary as a function of engine speed.

Description

L a présente invention concerne un dispositif d'allumage comprenant un condensateur, pour l'allumage. The present invention relates to an ignition device comprising a capacitor, for ignition.

D e façon classique, certains dispositifs d'allumage, tels que celui prévu pour un moteur à combustion interne d'un motocycle, utilisent un dispositif d'allumage a décharge collecteur
CDI (Collector Discharge Ignition) dans lequel une étincelle venant de la bougie est générée sous forme d'un arc de courant alternatif, lorsqu'une tension positive et une tension négative apparaissent alternativement. Dans un tel dispositif d'allumage, un condensateur d'allumage peut etre connecte en série du côte primaire de la bobine d'allumage de manière que le condensateur soit décharge par un thyristor qui est mis en service par un signal de déclenchement dont le positionnement temporel est commandé.Conventionally, certain ignition devices, such as that provided for an internal combustion engine of a motorcycle, use a collector discharge ignition device.
CDI (Collector Discharge Ignition) in which a spark from the spark plug is generated in the form of an alternating current arc, when a positive voltage and a negative voltage appear alternately. In such an ignition device, an ignition capacitor can be connected in series on the primary side of the ignition coil so that the capacitor is discharged by a thyristor which is put into service by a trigger signal whose positioning time is controlled.

En se referant a la figure 3, a tension au condensateur (ou la quantité de charge électrique stockee sur lui) qui est nécessaire pour obtenir un allumage correct change en fonction de la vitesse du ni ot e u r e t, typiquement, diminue g r aid Li e il e m e n t i o r s q u e la vitesse de rotation du moteur augmente, dans la plage des hautes vitesses moteur, comme represente en trait plein sur le dessin. Dans les dispositifs allumage classiques du type décrit ci-dessus, cependant, le condensateur destiné a allumage est charge à une tension constante V1 indépendamment de la vitesse de rotation du moteur, de manière que la tension cons tan te Vi soit égale ou superieure à une tension Vmax maximale nécessaire. En d'autres termes, la charge du condensateur est effectuée avec une tension de consigne 21 constante sur la totalité d e la plage de vitesses de rotation du moteur. Referring to Figure 3, the voltage at the capacitor (or the amount of electric charge stored on it) which is necessary to obtain a correct ignition changes depending on the speed of the ni ot euret, typically, decreases with the help of it However, the engine speed increases, in the range of high engine speeds, as shown in solid lines in the drawing. In conventional ignition devices of the type described above, however, the ignition capacitor is charged at a constant voltage V1 regardless of the speed of rotation of the engine, so that the constant voltage Vi is equal to or greater than a maximum voltage Vmax required. In other words, the capacitor is charged with a constant reference voltage 21 over the entire range of motor rotation speeds.

Ainsi, le condensateur est charge plus que nécessaire lorsque lon se trouve dans la plage des vitesses de moteur élevées et, et, de manière correspondante, les capacites des composants tels que la diode prévue dans le convertisseur courant continu-courant continu qui est utilise pour fournir une tension de charge au condensateur et au thyristor utilise pour effectuer la commande temporelle de l'allumage augmentent plus que nécessaire. Ceci crée le probleme de l'augmentation indésirable de taille et de coût des composants. Thus, the capacitor is charged more than necessary when one is in the range of high motor speeds and, and, correspondingly, the capacitances of components such as the diode provided in the DC-DC converter which is used for supplying a charging voltage to the capacitor and to the thyristor used to carry out the temporal control of the ignition increase more than necessary. This creates the problem of the unwanted increase in size and cost of the components.

Au vu de ces problèmes de l'art antérieur, un objet principal de la présente invention est de proposer un dispositif d'allumage de type CDI qui puisse réduire ou éliminer toute charge non nécessaire, excessive du condensateur prévu pour l'allumage, lorsqu'on se trouve dans la plage des vitesses moteur élevées. In view of these problems of the prior art, a main object of the present invention is to provide an ignition device of the CDI type which can reduce or eliminate any unnecessary, excessive charge of the capacitor provided for ignition, when we are in the range of high motor speeds.

Un deuxieme objet de la présente invention est de proposer un dispositif d'allumage réalisé sous forme d'un circuit simple, ceci pour un coût additionnel minimal. A second object of the present invention is to provide an ignition device produced in the form of a simple circuit, this for a minimum additional cost.

Pour atteindre les objets ci-dessus, la présente invention propose un dispositif d'allumage destiné à un moteur à combustion interne d'un véhicule, comprenant . un condensateur connecté à une bobine d'allumage; des moyens conçus pour décharger sélectivement le condensateur, de manière que ce condensateur fournisse du courant électrique à la bobine d'allumage; et des moyens pour charger le condensateur de maniere que ce condensateur soit chargé à une tension déterminée en fonction de la vitesse du vehicule. De manière correspondante à un aspect de la présente invention, les moyens de chargement comprennent . un circuit de charge connecté au condensateur ; et des moyens conçus pour surveiller une tension au condensateur de manière à mettre hors service le circuit de charge lorsque la tension au condensateur atteint une tension de consigne, dans lequel la tension de consigne est prédéterminée de manière à ce qu'elle varie en fonction de la vitesse du moteur. De préférence, la tension de consigne est prédéterminée de manière à être egale ou superieure à une tension nécessaire pour produire une étincelle suffisante à partir de la bougie d'allumage connectee à la bobine d'allumage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la tension de consigne est prédéterminée de maniere qu'elle varie en fonction de la vitesse de rotation du moteur, d'une façon etagee par degré, de manière a s' approcher de la tension necessaire pour produire une étincelle suffisante. To achieve the above objects, the present invention provides an ignition device for an internal combustion engine of a vehicle, comprising. a capacitor connected to an ignition coil; means adapted to selectively discharge the capacitor so that the capacitor supplies electric current to the ignition coil; and means for charging the capacitor so that this capacitor is charged at a voltage determined as a function of the speed of the vehicle. Correspondingly to an aspect of the present invention, the loading means comprises. a charging circuit connected to the capacitor; and means designed to monitor a voltage at the capacitor so as to deactivate the charging circuit when the voltage at the capacitor reaches a set voltage, in which the set voltage is predetermined so that it varies as a function of engine speed. Preferably, the setpoint voltage is predetermined so as to be equal to or greater than a voltage necessary to produce a sufficient spark from the spark plug connected to the ignition coil. According to one embodiment of the present invention, the setpoint voltage is predetermined so that it varies as a function of the speed of rotation of the motor, in a stepwise fashion by degree, so as to approach the voltage necessary for produce a sufficient spark.

De cette manière, dans le dispositif d'allumage de type CDI selon la présente invention, il est possible d'empêcher la charge du condensateur plus que nécessaire dans la plage des hautes vitesses de rotation du moteur et, par conséquent, la capacité requise pour le circuit de charge/decharge est abaissee. Ceci contribue à obtenir de plus petites ta il 1 es pour les composants et obtenir un moindre court pour le dispositif. In this way, in the CDI type ignition device according to the present invention, it is possible to prevent the charging of the capacitor more than necessary in the range of the high rotational speeds of the engine and, consequently, the capacity required for the charge / discharge circuit is lowered. This helps to get smaller sizes for components and get a shorter one for the device.

Ces objets ainsi que d'autres objets, caracteristiques et avantages de l'invention vont apparaître plus complètement à la lecture de la description détaillée. These objects as well as other objects, characteristics and advantages of the invention will appear more fully on reading the detailed description.

La présente invention va être décrite à présent, ci-apres, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est un diagramme de circuit schématique représentant une partie essentielle d'un dispositif d'allumage pour un moteur de motocycle auquel la présente invention est appliquée;
la figure 2 est un diagramme représentant l'opération de charge selon la présente invention; et
la figure 3 est un diagramme représentant l'opération de charge classique. The present invention will now be described below, with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a schematic circuit diagram showing an essential part of an ignition device for a motorcycle engine to which the present invention is applied;
Figure 2 is a diagram showing the charging operation according to the present invention; and
Figure 3 is a diagram showing the conventional charging operation.

La figure 1 est un diagramme de circuit schématique représentant un dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne d'un motocycle auquel la presente invention est appliquée. Comme représenté sur la figure 1, une batterie 2 est connectée à une borne de tension BT d'une unité CDI 1 Une bobine de pulsation 4, générant un signal de référence de positionnement temporel d'allumage à forme pulsée, lorsqu'un générateur de courant alternatif (non représenté) tourne, est connectée à une borne d'entree d'impulsions PU. Un enroulement primaire 4a d'une bobine d'allumage 4 est connecte à une borne de sortie
IG et une bougie d'allumage 5 est connectée à un enroulement secondaire 4b de la bobine d'allumage 4.Figure 1 is a schematic circuit diagram showing an ignition device for an internal combustion engine of a motorcycle to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a battery 2 is connected to a voltage terminal BT of a CDI unit 1 A pulsation coil 4, generating a reference time positioning signal of ignition in pulsed form, when a generator of alternating current (not shown) rotates, is connected to a pulse input terminal PU. A primary winding 4a of an ignition coil 4 is connected to an output terminal
IG and a spark plug 5 is connected to a secondary winding 4b of the ignition coil 4.

Dans le circuit CDI 1, un convertisseur courant continu-courant continu 6 et un condensateur C prévu pour l'allumage sont branchés en série et, dans cet ordre, sur une ligne de fourniture de puissance allant de la borne BT à la borne IG. De maniere correspondante, le condensateur C est connecte à l'enroulement primaire 4a de la bobine d'allumage 4 via la borne IG. Le signal de référence de positionnement temporel d'allumage qui est fourni à la borne PU est introduit dans un circuit de commande d'allumage 7. In the CDI circuit 1, a DC-DC converter 6 and a capacitor C provided for ignition are connected in series and, in this order, on a power supply line going from terminal BT to terminal IG. Correspondingly, the capacitor C is connected to the primary winding 4a of the ignition coil 4 via the terminal IG. The ignition time positioning reference signal which is supplied to the terminal PU is introduced into an ignition control circuit 7.

La partie de ligne de puissance se trouvant entre le convertisseur courant continu-courant continu 6 et le condensateur C est connectée à la masse via un thyristor SCR. Le fonctionnement du thyristor
SCR est commande par un signal de déclenchement venant du circuit de commande d'allumage 7.The part of the power line between the DC-DC converter 6 and the capacitor C is connected to ground via an SCR thyristor. How the thyristor works
SCR is controlled by a trigger signal from the ignition control circuit 7.

Dans le convertisseur courant continu-courant continu 6, l'enroulement primaire 6a de celui-ci est connecte à la masse via un FET qui est utilisé comme moyen de commutation et la sortie de l'enroulement secondaire 6b, ayant une forme d'onde de courant alternatif, est convertie par une diode D en un signal
DC qui charge le condensateur C. La sortie en courant continu venant du convertisseur courant continu-courant continu 6 est divisée entre une paire de resistances Ri et R2 connectées à la ligne de puissance et fournie à un circuit de surveillance de tension 8. Ce circuit de surveillance de tension 8, ainsi que le circuit de commande d'allumage 7 mentionné ci-dessus, peuvent être mis en oeuvre dans une unité centrale UC. Le circuit 8 traite la tension de sortie du convertisseur courant continu-courant continu 6, de manière à mettre hors service le FET lorsque la tension au condensateur C atteint une tension de consigne, de maniere à empêcher ainsi une charge excessive du condensateur C.In the DC-DC converter 6, the primary winding 6a thereof is connected to ground via an FET which is used as a switching means and the output of the secondary winding 6b, having a waveform of alternating current, is converted by a diode D into a signal
DC which charges the capacitor C. The direct current output from the direct current to direct current converter 6 is divided between a pair of resistors Ri and R2 connected to the power line and supplied to a voltage monitoring circuit 8. This circuit voltage monitoring 8, as well as the ignition control circuit 7 mentioned above, can be implemented in a central unit UC. Circuit 8 processes the output voltage of the DC-DC converter 6, so as to deactivate the FET when the voltage at capacitor C reaches a set voltage, so as to prevent excessive charging of capacitor C.

A présent, le fonctionnement du dispositif d'allumage selon la présente invention va être décrit c-apres en référence à la figure 2 qui correspond à la figure 3 utilisée pour décrire le dispositif classique. Now, the operation of the ignition device according to the present invention will be described below with reference to Figure 2 which corresponds to Figure 3 used to describe the conventional device.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, comme représente par le trait pointille sur la figure 2, la tension de consigne destinée au condensateur C est pré-stockée en mémoire dans le circuit de surveillance de tension 8 pour être utilisée dans une commande faisant appel à des tableaux, de manière que la tension de consigne diminue de façon étagée, lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente.In this embodiment of the invention, as represented by the dotted line in FIG. 2, the reference voltage intended for the capacitor C is pre-stored in memory in the voltage monitoring circuit 8 for use in a command making using tables, so that the setpoint voltage decreases staged, when the speed of rotation of the motor increases.

La tension de consigne est déterminée de maniere à être supérieure à la tension nécessaire (représentée par un trait plein dans le dessin) qui fluctue en fonction de la vitesse de rotation, comme décrit ci-dessus. Dans ce mode de réalisation, la tension de consigne a la valeur Vl pour la plage des vitesses de rotation faibles du moteur, une valeur médiane inférieure V2 pour une plage de vitesses de rotation moyennes, et la valeur minimale V3 pour la plage de vitesses de rotation e élevées. La valeur maximale V1 est choisie de manière à être supérieure à la tension nécessaire maximale Ymax, et les autres valeurs V2 et V3 sont choisies de maniere que la tension de consigne aille en diminuant de façon étagée en fonction de la tension necessaire, qui diminue graduellement dans une plage de vitesses moteur élevées. The setpoint voltage is determined so as to be greater than the necessary voltage (represented by a solid line in the drawing) which fluctuates as a function of the speed of rotation, as described above. In this embodiment, the setpoint voltage has the value V1 for the range of low motor rotation speeds, a lower median value V2 for a range of medium rotation speeds, and the minimum value V3 for the speed range of high rotation. The maximum value V1 is chosen so as to be greater than the maximum necessary voltage Ymax, and the other values V2 and V3 are chosen so that the setpoint voltage goes down step by step as a function of the necessary voltage, which gradually decreases in a high engine speed range.

Lorsqu'on détecte au condensateur C une tension superieure à la valeur de consigne (Vi, V2 ou V3) fluctuant en fonction de la vitesse de rotation du moteur, le circuit de surveillance de tension 8 met hors service le FET afin de stopper le fonctionnement du convertisseur courant continu-courant continu 6 et de maniere à empêcher ainsi toute charge excessive du condensateur C. When a voltage higher than the set value (Vi, V2 or V3) fluctuating as a function of the motor speed is detected at capacitor C, the voltage monitoring circuit 8 deactivates the FET in order to stop operation. of the direct current-direct current converter 6 and so as to prevent any excessive charging of the capacitor C.

De cette manière, le condensateur C est empêché d'être charge plus que nécessaire dans une plage de vitesses de rotation moteur élevées et par conséquent une possibilité de charge inférieure est demandee dans la plage des vitesses de rotation de moteur élevées. Ainsi, la capacité du circuit de charge comprenant le convertisseur courant continu-courant continu 6 peut être minimisée. In this way, the capacitor C is prevented from being charged more than necessary in a range of high motor rotational speeds and therefore a lower charge possibility is required in the range of high motor rotational speeds. Thus, the capacity of the charging circuit comprising the DC-DC converter 6 can be minimized.

Bien que la présente invention ait été decrite en termes de modes de réalisation spécifiques de celle-ci, il est possible de modifier et changer des détails de celle-ci sans quitter l'esprit de la presente invention. Par exemple, bien que, dans le mode de réalisation ci-dessus, la tension de consigne ait eté fixée comme ayant trois niveaux (faible, moyen et élevé), elle n'est pas limitée à ce mode de réalisation et peut être fixée, selon la puissance de l'unité centrale UC utilisée, avec un nombre de niveaux supérieurs de manière à s'approcher plus intimement de la tension nécessaire. En outre, du fait que la tension au condensateur C, après avoir effectué sa charge, peut être déterminée par la période de temps pendant laquelle le circuit de charge du condensateur C est activée, il peut être possible de commander par des tableaux la tension au condensateur C, en faisant varier la periode de temps selon la vitesse de rotation moteur, sans avoir à utiliser le mecanisme à rétroaction decrit ci-dessus, comprenant le circuit de surveillance de tension 8. Although the present invention has been described in terms of specific embodiments thereof, it is possible to modify and change details thereof without departing from the spirit of the present invention. For example, although in the above embodiment the setpoint voltage has been set as having three levels (low, medium and high), it is not limited to this embodiment and can be set, depending on the power of the central processing unit used, with a higher number of levels so as to get closer to the required voltage. In addition, since the voltage at capacitor C, after charging, can be determined by the period of time during which the charging circuit of capacitor C is activated, it may be possible to control the voltage at capacitor C, by varying the period of time according to the motor rotation speed, without having to use the feedback mechanism described above, comprising the voltage monitoring circuit 8.

Ainsi, selon la présente invention, la tension de consigne du condensateur est fixée de manière à s'approcher de la tension nécessaire qui fluctue en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Par conséquent, il est possible d'empêcher le chargement du condensateur à un niveau plus que celui qui est necessaire, dans la plage des vitesses élevées du moteur, et d'abaisser la capacité requise du circuit de charge/décharge. Ceci contribue à l'obtention de composants de plus petites tailles et d'un dispositif d'un coût moindre. Thus, according to the present invention, the setpoint voltage of the capacitor is fixed so as to approach the necessary voltage which fluctuates as a function of the speed of rotation of the motor. Therefore, it is possible to prevent charging the capacitor to a level more than necessary, in the range of high motor speeds, and to lower the required capacity of the charge / discharge circuit. This contributes to obtaining components of smaller sizes and a device of lower cost.

Claims

CLAIMS \ TIO NS

means capable of charging the capacitor (C) so that this capacitor (C) is charged at a voltage determined as a function of the speed of the vehicle.

means (SCR) designed to selectively discharge the capacitor (C), so that this capacitor supplies electric current to the ignition coil (4); characterized in that it includes

a capacitor (C) connects to an ignition coil (4);

1. An ignition device for an internal combustion engine of a vehicle, comprising

2. An ignition device according to claim 1, characterized in that the loading means comprise:

a charging circuit (6) connected to the capacitor (C); and

means (8, R1, R2) designed to monitor a voltage at the capacitor (C) so as to deactivate the charging circuit (6) when the voltage at the capacitor (C) reaches a reference voltage,

and in that the setpoint voltage is predetermined so that it varies as a function of the speed of the motor.

3. An ignition device according to claim 2 characterized in that the set voltage is predetermined so as to be equal to or greater than a voltage necessary to produce a sufficient spark from the spark plug (5) connected to the ignition coil (4).

4. An ignition device according to claim 3 characterized in that the setpoint voltage is predetermined so that it varies according to the speed of rotation of the engine, in a tiered manner by degree, so as to approach of the voltage necessary to produce a sufficient spark.

5. An ignition device according to claim 4 characterized in that the setpoint voltage decreases when the engine speed increases.

6. An ignition device according to claim 2, characterized in that the charger circuit (6) comprises a DC-DC converter (6) comprising a transformer having a primary winding (6a) and a secondary winding (6b), one end of the primary winding (6a) of the transformer being connected to a direct current power supply (2), the other end of the primary winding (ga) being connected to ground via switching means (FET ), the secondary winding (6b) of the transformer being connected to the capacitor (C) via a diode (D) and the monitoring means (8) deactivates the switching means (FET) when the voltage at the capacitor C reaches the setpoint voltage.

7. An ignition device according to claim 6 characterized in that the switching means consists of a FET and the monitoring means (8) controls the gate of the FET.