FR2820465A1 - Internal combustion engine ignition coil control system, in which coil conduction time is tabulated using a reference coil whose primary has a predetermined inductance - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention est relative à un procédé de commande d'une bobine d'allumage d'un mélange air/carburant dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, procédé suivant lequel on connecte le primaire de la bobine à une source d'une tension électrique pendant un temps de conduction précalculé pour assurer la formation d'une étincelle par une bougie placée dans le circuit secondaire de la bobine, l'étincelle initiant la combustion du mélange air/carburant. The present invention relates to a method for controlling an ignition coil of an air / fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine, method according to which the primary of the coil is connected to a source of an electrical voltage during a precalculated conduction time to ensure the formation of a spark by a candle placed in the secondary circuit of the coil, the spark initiating the combustion of the air / fuel mixture.
Cette initiation doit intervenir à un instant précis correspondant au passage du piston du cylindre à un"angle d'avance à l'allumage"prédéterminé, mesuré par rapport au point mort haut de ce cylindre. This initiation must take place at a precise instant corresponding to the passage of the cylinder piston at a predetermined "ignition advance angle", measured relative to the top dead center of this cylinder.
L'étincelle n'est possible, à cet instant, que si le courant circulant dans le primaire de la bobine atteint alors une valeur au moins égale à un seuil prédéterminé, de l'ordre de 5 à 6 ampères environ. The spark is only possible, at this instant, if the current flowing in the primary of the coil then reaches a value at least equal to a predetermined threshold, of the order of approximately 5 to 6 amps.
Le temps de conduction nécessaire pour atteindre cette valeur est fonction de la valeur de la tension délivrée par une source d'énergie, telle qu'une batterie, alimentant sélectivement le primaire de la bobine, des valeurs de l'inductance et de la résistance du primaire de la bobine, et de la température de cette bobine, notamment. The conduction time necessary to reach this value is a function of the value of the voltage delivered by an energy source, such as a battery, selectively supplying the primary of the coil, the values of the inductance and the resistance of the primary of the coil, and the temperature of this coil, in particular.
Ce temps de conduction doit être ajusté de manière à n'être ni trop court, à peine d'empêcher la formation de l'étincelle, ni trop long, à peine de provoquer un échauffement inutile, et même nuisible, de la bobine. This conduction time must be adjusted so as not to be too short, barely preventing the formation of the spark, or too long, barely causing unnecessary, and even harmful, heating of the coil.
On connaît à cet effet un dispositif de régulation en boucle fermée du temps de combustion, opérant par relecture du courant circulant dans la bobine et ajustement du temps de conduction pour que le courant dans le primaire puisse atteindre, à la coupure de ce courant, l'intensité permettant la production d'une étincelle. Une telle régulation compense automatiquement les variations des paramètres évoqués ci-dessus (tension batterie, For this purpose, a closed loop regulation device for the combustion time is known, operating by re-reading the current circulating in the coil and adjusting the conduction time so that the current in the primary can reach, at the cut of this current, the intensity allowing the production of a spark. Such regulation automatically compensates for variations in the parameters mentioned above (battery voltage,
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inductance du primaire, température, etc...) qui sont susceptibles d'affecter ce temps de conduction. C'est ainsi, notamment, qu'un même dispositif de régulation pourra être associé à toutes les bobines d'un même lot de bobines, chacune équipant un moteur différent, la régulation absorbant les tolérances de fabrication qui affectent notamment les inductances des bobines du lot. Un tel dispositif de régulation est dont précis et efficace, mais il est aussi coûteux. primary inductance, temperature, etc.) which are likely to affect this conduction time. Thus, in particular, the same regulation device could be associated with all the coils of the same batch of coils, each equipping a different motor, the regulation absorbing the manufacturing tolerances which affect in particular the inductances of the coils of the lot. Such a regulating device is therefore precise and effective, but it is also expensive.
On connaît d'autres dispositifs de commande du temps de conduction, plus simples et donc moins coûteux, opérant en boucle ouverte, la conduction du primaire de la bobine étant commandée par un commutateur piloté par un "contrôleur", en l'absence de tout asservissement. Le temps de conduction n'est plus alors réglé qu'en fonction de la tension d'alimentation de la bobine. Other conduction time control devices are known, simpler and therefore less costly, operating in open loop, the conduction of the coil primary being controlled by a switch controlled by a "controller", in the absence of any servo. The conduction time is then only adjusted as a function of the supply voltage of the coil.
Quand les bobines sont fabriquées par lot, les inductances des bobines sont affectées, comme indiqué cidessus, d'une tolérance de fabrication qui ne permet pas de connaître avec précision l'inductance de telle ou telle bobine du lot, alors que cette inductance est un facteur essentiel du calcul du temps de conduction. When the coils are manufactured in batches, the inductances of the coils are affected, as indicated above, by a manufacturing tolerance which does not make it possible to know precisely the inductance of a particular coil in the batch, whereas this inductance is a essential factor in calculating the conduction time.
Pour les lots de bobines d'allumage destinés à équiper des moteurs à combustion interne utilisés dans l'industrie automobile, on tient compte de cette tolérance en réglant le temps de conduction de la bobine à une valeur suffisamment longue pour que l'on soit assuré que l'intensité du courant passant, à la fin de ce temps de conduction, dans la bobine de plus forte inductance du lot, soit suffisante pour provoquer un allumage correct du mélange air/carburant introduit dans les cylindres du moteur. For batches of ignition coils intended to equip internal combustion engines used in the automotive industry, this tolerance is taken into account by setting the conduction time of the coil to a value long enough to be assured. that the intensity of the current flowing, at the end of this conduction time, in the coil with the highest inductance of the batch, is sufficient to cause correct ignition of the air / fuel mixture introduced into the engine cylinders.
Il en résulte malheureusement que pour toutes les autres bobines du lot, ce temps de conduction est trop long et conduit à faire passer dans la bobine un courant trop important, qui échauffe exagérément celle-ci, au Unfortunately, the result is that for all the other coils in the batch, this conduction time is too long and leads to passing too much current through the coil, which excessively heats it,
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détriment de sa durée de vie. Ce phénomène est encore accentué par la non-linéarité de la montée du courant dans le primaire des bobines récentes, plus petites et à fil de bobinage plus fin, de plus forte résistivité. Ces caractéristiques, combinées à une saturation du noyau magnétique de la bobine, se traduisent par une croissance progressive de la pente de la montée du courant dans la bobine, et donc par un dépassement d'amplitude accrue du seuil de courant nécessaire à la coupure de courant, dans la plupart des bobines du lot, pour assurer l'allumage du mélange air/carburant. detriment of its lifespan. This phenomenon is further accentuated by the non-linearity of the current rise in the primary of recent coils, smaller and with finer winding wire, of higher resistivity. These characteristics, combined with saturation of the magnetic core of the coil, result in a gradual increase in the slope of the rise in current in the coil, and therefore in an overshooting of increased amplitude of the current threshold necessary for breaking the current, in most of the coils of the batch, to ensure the ignition of the air / fuel mixture.
La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de commande d'une bobine d'allumage d'un mélange air/carburant dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, qui ne présente pas les inconvénients évoqués cidessus des dispositifs conçus pour mettre en oeuvre les procédés d'allumage connus de la technique antérieure. Plus particulièrement l'invention a pour but de fournir un tel procédé qui allie précision et simplicité, cette dernière caractéristique permettant sa mise en oeuvre à l'aide d'un dispositif peu coûteux. The present invention therefore aims to provide a method of controlling an ignition coil of an air / fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine, which does not have the drawbacks mentioned above of the devices designed to implement the ignition methods known from the prior art. More particularly, the invention aims to provide such a method which combines precision and simplicity, this last characteristic allowing its implementation using an inexpensive device.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de commande d'une bobine d'allumage d'un mélange air/carburant dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, suivant lequel on connecte le primaire de ladite bobine à une source d'une tension électrique Vbat pendant un temps de conduction te précalculé, ce procédé étant remarquable en ce que, pour calculer ledit temps de conduction, a) on évalue l'intensité If du courant circulant dans ledit primaire, à un instant tf prédéterminé choisi pour que ladite intensité If soit alors inférieure à une intensité de référence Iref assurant un allumage correct dudit mélange, et These objects of the invention are achieved, as well as others which will appear on reading the description which follows, with a method of controlling an ignition coil of an air / fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine, according to which the primary of said coil is connected to a source of an electric voltage Vbat during a precalculated conduction time te, this method being remarkable in that, to calculate said conduction time, a) we evaluates the intensity If of the current flowing in said primary, at a predetermined instant tf chosen so that said intensity If is then less than a reference intensity Iref ensuring correct ignition of said mixture, and
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b) on tire ledit temps de conduction te de la relation : te = K. tctab où : - tCtab est un temps de conduction tabulé en fonction d'au moins ladite tension Vbat, et - K un coefficient de correction fonction de ladite intensité évaluée If. b) said conduction time te is drawn from the relation: te = K. tctab where: - tCtab is a tabulated conduction time as a function of at least said voltage Vbat, and - K a correction coefficient as a function of said evaluated intensity If.
Comme on le verra plus loin en détail, en corrigeant ainsi le temps de conduction tabulé, on supprime pratiquement tout dépassement de l'intensité du courant nécessaire dans le primaire de la bobine au moment de la coupure de ce courant, et ceci sans recours à un dispositif coûteux de commande en boucle fermée du temps de conduction. As will be seen below in detail, by thus correcting the tabulated conduction time, it virtually eliminates any excess of the intensity of the current required in the primary of the coil at the time of breaking of this current, and this without recourse to an expensive device for closed-loop control of the conduction time.
Suivant d'autres caractéristiques de la présente invention : le temps tCtab est tabulé pour une bobine de référence dont le primaire présente une inductance prédéterminée, le primaire de la bobine à commander présente une inductance égale ou inférieure à celle du primaire de ladite bobine de référence, le procédé peut être adapté à une bobine dans le primaire de laquelle le courant croît linéairement au moins jusqu'à ladite valeur de référence Iref. On tire alors la valeur du coefficient K de la relation K = Ifth/If, où Ifth est l'intensité de courant atteinte à l'instant (Tf) dans ladite bobine de référence, le procédé peut être adapté à une bobine dans le primaire de laquelle le courant croît non linéairement.
Dans ce cas on tire le coefficient de correction K de la relation :
K = k. Vbat + k' où k et k'sont des coefficients fonctions de l'intensité de courant If évaluée audit instant tf prédéterminé. According to other characteristics of the present invention: the time tCtab is tabulated for a reference coil whose primary has a predetermined inductance, the primary of the coil to be controlled has an inductance equal to or less than that of the primary of said reference coil , the method can be adapted to a coil in the primary of which the current increases linearly at least up to said reference value Iref. The value of the coefficient K is then drawn from the relationship K = Ifth / If, where Ifth is the current intensity reached at the instant (Tf) in said reference coil, the method can be adapted to a coil in the primary from which the current increases non-linearly.
In this case we draw the correction coefficient K from the relation:
K = k. Vbat + k 'where k and k' are coefficients which are functions of the current intensity If evaluated at said predetermined instant tf.
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La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant a) des moyens d'évaluation de l'intensité (If) du courant passant dans le primaire de ladite bobine d'allumage audit instant tf prédéterminé, b) des moyens de commande du passage d'un courant dans ledit primaire, lesdits moyens comprenant une mémoire contenant ledit temps de conduction tabulé tCtab en fonction d'au moins ladite tension et des moyens de calcul dudit coefficient de correction K et dudit temps de conduction te. The present invention also aims to provide a device for implementing this method, comprising a) means for evaluating the intensity (If) of the current flowing in the primary of said ignition coil at said instant tf predetermined, b) means for controlling the passage of a current in said primary, said means comprising a memory containing said tabulated conduction time tCtab as a function of at least said voltage and means for calculating said correction coefficient K and said conduction time te.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : la figure 1 est un schéma d'un dispositif de commande d'une bobine d'allumage conçu pour permettre la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention, la figure 2 est un graphe utile à la description d'un premier mode de réalisation de ce procédé,
la figure 3 est un graphe utile à la description d'une procédure de détermination du courant passant dans le primaire de la bobine à un instant donné, suivant la présente invention, et la figure 4 est un graphe utile à la description d'un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention. Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which: FIG. 1 is a diagram of a device for controlling an ignition coil designed to allow the implementation of the method according to the present invention, FIG. 2 is a graph useful for the description of a first embodiment of this method,
FIG. 3 is a graph useful for the description of a procedure for determining the current flowing in the primary of the coil at a given instant, according to the present invention, and FIG. 4 is a graph useful for the description of a second embodiment of the method according to the invention.
On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où le dispositif représenté comprend un enroulement primaire 1, ou"primaire", d'une bobine telle que celle couramment utilisée dans l'industrie automobile pour assurer l'allumage d'un mélange air/carburant dans chacun des cylindres d'un moteur à combustion interne propulsant un véhicule. On sait qu'une telle bobine comprend en outre un enroulement secondaire 2, ou"secondaire", constituant, avec l'enroulement primaire, un transformateur élévateur de tension. L'enroulement 2 est connecté, d'un côté, à une Referring to Figure 1 of the accompanying drawing where the device shown comprises a primary winding 1, or "primary", a coil such as that commonly used in the automotive industry to ensure the ignition of an air / fuel in each of the cylinders of an internal combustion engine propelling a vehicle. We know that such a coil further comprises a secondary winding 2, or "secondary", constituting, with the primary winding, a step-up transformer. Winding 2 is connected, on one side, to a
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borne de l'enroulement 1 et, de l'autre côté, à une bougie d'allumage 3 dont l'autre borne est à la masse. winding terminal 1 and, on the other side, to a spark plug 3 whose other terminal is grounded.
L'enroulement primaire 1 est alimenté par une source de tension 4 telle qu'une batterie d'accumulateurs délivrant une tension Vbat, sous la commande d'un interrupteur électrique 5 tel qu'un transistor dont le circuit émetteur-collecteur est placé en série avec l'enroulement 1. Le transistor 5 peut être de tout type convenable, bipolaire, MOS, IGBT, etc.... The primary winding 1 is supplied by a voltage source 4 such as a storage battery delivering a voltage Vbat, under the control of an electric switch 5 such as a transistor whose emitter-collector circuit is placed in series with winding 1. The transistor 5 can be of any suitable type, bipolar, MOS, IGBT, etc.
Le dispositif de la figure 1 est complété par des moyens de commande 6 du transistor 5, constitué par un "contrôleur" par exemple, et par des moyens de mesure 7,8 du courant passant dans l'enroulement 1 et le circuit émetteur-collecteur du transistor 5. The device of FIG. 1 is completed by means 6 for controlling the transistor 5, constituted by a "controller" for example, and by means 7,8 of measuring the current passing through the winding 1 and the emitter-collector circuit of transistor 5.
Suivant un mode de réalisation de l'invention donné à titre illustratif et non limitatif seulement, ces moyens 7,8 comprennent un diviseur de tension à résistance 7 pour prélever une tension représentative du courant circulant dans l'enroulement primaire 1 et délivrer cette tension à un convertisseur analogique-numérique 8, qui délivre à son tour des échantillons de tension numérisés au contrôleur 6, à la cadence d'une horloge qui rythme le fonctionnement de ce convertisseur 8. Ces échantillons de tension sont convertis en échantillons de courant par le contrôleur 6. According to an embodiment of the invention given by way of illustration and not limitation only, these means 7,8 include a resistance voltage divider 7 for taking a voltage representative of the current flowing in the primary winding 1 and delivering this voltage to an analog-digital converter 8, which in turn delivers digitized voltage samples to the controller 6, at the rate of a clock which regulates the operation of this converter 8. These voltage samples are converted into current samples by the controller 6.
On notera que de tels moyens de mesure 7,8 du courant sont actuellement souvent prévus, dans les dispositifs de commande en boucle ouverte du temps de conduction d'une bobine, non pas pour lire en permanence le courant passant dans le primaire de la bobine mais pour signaler au contrôleur 6 un court-circuit éventuel de l'enroulement primaire, ou un courant d'intensité excessive dans cet enroulement. La présente invention n'exige donc pas des changements sensibles dans l'architecture matérielle des dispositifs connus de commande en boucle ouverte du temps de conduction, It will be noted that such means 7,8 for measuring the current are currently often provided in open-loop control devices for the conduction time of a coil, not for permanently reading the current flowing in the primary of the coil. but to signal to the controller 6 a possible short circuit of the primary winding, or an excessive current in this winding. The present invention therefore does not require significant changes in the hardware architecture of known devices for open-loop control of the conduction time,
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architecture qui conserve ainsi ses avantages en matière de coût. architecture which thus retains its cost advantages.
On notera, dans le circuit de l'enroulement primaire 1 de la bobine, une résistance 9 qui symbolise la résistance électrique de ce circuit, y compris celle de l'enroulement primaire inductif 1. It will be noted, in the circuit of the primary winding 1 of the coil, a resistor 9 which symbolizes the electrical resistance of this circuit, including that of the inductive primary winding 1.
On se réfère maintenant aux graphes de la figure 2 du dessin annexé pour décrire un premier mode de réalisation du procédé suivant l'invention. Sur cette figure on a représenté l'évolution temporelle de l'intensité du courant dans l'enroulement primaire 1, depuis la mise en conduction de cet enroulement par le transistor 5, et ceci pour trois bobines A, B, C d'un même lot de bobines dont l'inductance nominale du primaire est affectée d'une tolérance. Cela est généralement le cas dans l'industrie pour des composants fabriqués en grand nombre, particulièrement quand cette fabrication doit être réalisée à coût contenu, comme c'est le cas de l'industrie automobile. Reference is now made to the graphs in FIG. 2 of the appended drawing to describe a first embodiment of the method according to the invention. In this figure we have shown the temporal evolution of the intensity of the current in the primary winding 1, since the conduction of this winding by the transistor 5, and this for three coils A, B, C of the same batch of coils whose nominal inductance of the primary is affected by a tolerance. This is generally the case in the industry for components manufactured in large numbers, particularly when this manufacture must be carried out at low cost, as is the case in the automobile industry.
On a ainsi représenté en A, C, B respectivement les graphes de la montée du courant I dans le primaire de la bobine A, de plus forte inductance du lot, dans le primaire de la bobine C, de plus faible inductance du lot, et dans le primaire d'une bobine B, d'inductance intermédiaire. Ces graphes illustrent une croissance linéaire du courant dans le temps. Ce type de croissance se rencontre couramment pour des bobines classiques, assez volumineuses du fait qu'elles sont réalisées avec du fil électrique d'assez gros diamètre. La résistance électrique d'enroulements réalisés avec de tels fils peut, en pratique, être négligée. Sauf aux températures élevées, elles ne perturbent pas la linéarité de la croissance du courant dans la bobine. We have thus represented in A, C, B respectively the graphs of the rise of the current I in the primary of the coil A, of higher inductance of the batch, in the primary of the coil C, of lower inductance of the batch, and in the primary of a coil B, of intermediate inductance. These graphs illustrate a linear growth of the current over time. This type of growth is commonly encountered for conventional coils, which are quite bulky because they are produced with electric wire of fairly large diameter. The electrical resistance of windings made with such wires can, in practice, be neglected. Except at high temperatures, they do not disturb the linearity of the growth of the current in the coil.
On a aussi représenté sur la figure 2, le courant"de référence"Iref suffisant pour assurer la production d'une étincelle d'allumage correcte dans la bougie, au moment de Also shown in Figure 2, the "reference" current Iref sufficient to ensure the production of a correct ignition spark in the spark plug, at the time of
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la coupure du courant dans l'enroulement primaire 1. Pour la bobine"de référence"de plus forte inductance du lot (graphe A) ce courant est atteint au bout d'un temps de conduction tctab qui, suivant l'invention, est tabulé dans une mémoire du contrôleur 6, en fonction de la tension Vbat et, éventuellement, de la température de la bobine et du régime du moteur.
breaking the current in the primary winding 1. For the "reference" coil with the highest inductance in the batch (graph A), this current is reached after a conduction time tctab which, according to the invention, is tabulated in a memory of the controller 6, as a function of the voltage Vbat and, optionally, of the temperature of the coil and of the engine speed.
Le contrôleur 6 comprend aussi des moyens de calcul dûment programmés pour exécuter les calculs indiqués dans la suite de la présente description. The controller 6 also includes calculation means duly programmed to execute the calculations indicated in the rest of this description.
Pour les bobines B et C, ce courant de référence Iref est atteint plus tôt. Pour la bobine B d'inductance intermédiaire, c'est donc à la fin d'un temps de conduction te que l'invention vise à couper le courant dans la bobine, de manière à ne pas échauffer inutilement celle-ci, ce qui serait le cas si l'on prolongeait le temps de conduction jusqu'à la valeur tabulée tCtab. For coils B and C, this reference current Iref is reached earlier. For the coil B of intermediate inductance, it is therefore at the end of a conduction time that the invention aims to cut the current in the coil, so as not to unnecessarily heat the latter, which would be the case if the conduction time was extended to the tabulated value tCtab.
Pour ce faire on évalue ou on mesure, suivant l'invention, l'intensité If qui passe dans le primaire de la bobine B à un instant tf prédéterminé. On choisit tf de manière à être assurée que tf est antérieur à l'instant te de la coupure du courant. To do this, the intensity If which passes through the primary of the coil B is evaluated or measured, according to the invention, at a predetermined instant tf. We choose tf so as to be sure that tf is before the instant te of the power cut.
Pour fixer les idées, le choix de tf est guidé par les valeurs courantes connues pour Iref et te. If étant de l'ordre de 5 à 6 Ampères environ et tc de l'ordre de 2 à 3,5 ms. On pourra alors choisir pour tf un temps compris entre 1,5 et 2 ms, par exemple. To fix ideas, the choice of tf is guided by the current values known for Iref and te. If being of the order of 5 to 6 amps approximately and tc of the order of 2 to 3.5 ms. We can then choose for tf a time between 1.5 and 2 ms, for example.
Sur la figure 2 il apparaît que : tC/tCtab = Iredh = Ifth/If où IB est l'intensité du courant atteint dans la bobine B au bout du temps de conduction tabulé tctab et Ifth, l'intensité du courant atteint, à l'instant tf, dans la bobine A à primaire de plus forte inductance, pour laquelle on a tabulé le temps de conduction dans une mémoire du contrôleur 6, comme on l'a vu plus haut. On figure 2 it appears that: tC / tCtab = Iredh = Ifth / If where IB is the intensity of the current reached in the coil B at the end of the tabulated conduction time tctab and Ifth, the intensity of the current reached, at l 'instant tf, in the primary inductance coil A with the highest inductance, for which the conduction time has been tabulated in a memory of the controller 6, as we have seen above.
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Ce contrôleur connaît donc le temps tctab nécessaire pour atteindre l'intensité de courant Iref prédéterminé dans la bobine de plus forte inductance, et donc aussi l'intensité"théorique"Ifth du courant atteint dans cette bobine au bout du temps tf. Connaissant Ifth et If (par la mesure délivrée par le convertisseur 8), le contrôleur peut être programmé pour calculer le coefficient de correction K = Ifth/If à appliquer au temps de conduction tabulé tCtab pour en tirer le temps de conduction te, soit : te = K. tctab avec K 1. This controller therefore knows the time tctab necessary to reach the predetermined current intensity Iref in the coil with the highest inductance, and therefore also the "theoretical" intensity Ifth of the current reached in this coil at the end of the time tf. Knowing Ifth and If (by the measurement delivered by the converter 8), the controller can be programmed to calculate the correction coefficient K = Ifth / If to be applied to the tabulated conduction time tCtab to derive the conduction time te, that is: te = K. tctab with K 1.
En coupant au bout du temps te la conduction dans le primaire 1 de la bobine (1,2), on est ainsi assuré que l'intensité atteinte par le courant dans ce primaire est sensiblement égal à Iref, soit l'intensité (de l'ordre de 5 à 6 Ampères (5,25 Ampères par exemple) qu'il n'est pas nécessaire de dépasser pour assurer la production d'une étincelle d'allumage dans la bougie 3, à la coupure du courant. By cutting off at the end of time te the conduction in the primary 1 of the coil (1,2), it is thus ensured that the intensity reached by the current in this primary is substantially equal to Iref, i.e. the intensity (of l '' order of 5 to 6 Amperes (5.25 Amperes for example) which it is not necessary to exceed to ensure the production of an ignition spark in the spark plug 3, at the cut of the current.
L'évaluation du courant If pose un problème car il n'est pas possible, avec le convertisseur 8 du dispositif de la figure 1, d'assurer la production d'une mesure de ce courant à un instant précis, déterminé à l'avance. En effet la production d'échantillons de mesure par le convertisseur est cadencée par une horloge interne au convertisseur, qui ne peut être synchronisée sur cet instant. The evaluation of the current If poses a problem because it is not possible, with the converter 8 of the device of FIG. 1, to ensure the production of a measurement of this current at a precise instant, determined in advance . In fact, the production of measurement samples by the converter is clocked by a clock internal to the converter, which cannot be synchronized at this time.
On va décrire, en liaison avec le graphe de la figure 3, la solution apportée par la présente invention à ce problème, dans le cas général d'une bobine dans laquelle la montée du courant primaire n'est pas forcément linéaire. We will describe, in conjunction with the graph of Figure 3, the solution provided by the present invention to this problem, in the general case of a coil in which the rise of the primary current is not necessarily linear.
En supposant que la période de cadencement du convertisseur est de 1 ms, par exemple, on définit suivant l'invention une fenêtre temporelle f, d'une largeur de Assuming that the converter clocking period is 1 ms, for example, according to the invention, a time window f, with a width of
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quelques centaines de us par exemple, cette fenêtre étant centrée sur l'instant tf défini en liaison avec la figure 2. a few hundred us for example, this window being centered on the instant tf defined in connection with FIG. 2.
Chaque échantillon de mesure délivré au contrôleur 6 peut être chronométré et daté par celui-ci, par rapport au début de la conduction. Le contrôleur peut alors déterminer si un échantillon est produit pendant la fenêtre temporelle f, ou hors de cette fenêtre. Each measurement sample delivered to the controller 6 can be timed and dated by the latter, relative to the start of the conduction. The controller can then determine whether a sample is produced during the time window f, or outside this window.
Lors de cycles successifs d'allumage, le contrôleur sélectionne alors plusieurs échantillons de mesure prélevés pendant la fenêtre f du cycle, puis calcule une valeur moyenne de la mesure, à partir d'une trentaine d'échantillons par exemple. Du fait du prélèvement aléatoire des échantillons, cette valeur moyenne peut être assimilée à la valeur If du courant au centre de la fenêtre, soit à l'instant tf. During successive ignition cycles, the controller then selects several measurement samples taken during window f of the cycle, then calculates an average value of the measurement, from around thirty samples for example. Due to the random sampling of samples, this average value can be assimilated to the value If of the current in the center of the window, ie at time tf.
On remarquera que le bruit affectant cette valeur If est éliminé par le moyennage exécuté par le contrôleur 6. It will be noted that the noise affecting this value If is eliminated by the averaging executed by the controller 6.
Egalement, en produisant une valeur de mesure à un instant tf prédéterminé, non synchronisé au cadencement du convertisseur 8, on accroît la"résolution apparente"de ce convertisseur. Also, by producing a measurement value at a predetermined instant tf, not synchronized with the clocking of the converter 8, the "apparent resolution" of this converter is increased.
En toute rigueur, les échantillons de mesure prélevés par le contrôleur 6 pour calculer l'intensité de courant If à l'instant tf, doivent être prélevés pour une même valeur de la tension Vbat de la batterie 4, au moment des mesures. En pratique la tension de la batterie varie très souvent au fil de ses charges et décharges successives. Une correction des échantillons pris en compte est donc nécessaire pour tenir compte de cette variation. Strictly speaking, the measurement samples taken by the controller 6 to calculate the current intensity If at the instant tf, must be taken for the same value of the voltage Vbat of the battery 4, at the time of the measurements. In practice, the battery voltage very often varies over the course of its successive charges and discharges. A correction of the samples taken into account is therefore necessary to take account of this variation.
Dans un premier temps, suivant l'invention, on ne valide que les échantillons de mesure prélevés alors que les évolutions de la tension batterie sont confinées dans un domaine de variation limité. La correction ensuite appliquée à ces échantillons validés peut, suivant l'invention, prendre l'une ou l'autre de deux formes : Firstly, according to the invention, only the measurement samples taken are validated while the changes in the battery voltage are confined within a limited range of variation. The correction then applied to these validated samples can, according to the invention, take one or the other of two forms:
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soit celle d'une correction des intensités de courant saisies, fonction linéaire de Vbat, par exemple, soit celle d'un décalage de la fenêtre temporelle f, suivant une fonction du même type.
either that of a correction of the entered current intensities, linear function of Vbat, for example, or that of an offset of the time window f, according to a function of the same type.
Le calcul du temps de conduction tc tel qu'il a été décrit ci-dessus en liaison avec la figure 2, suppose que les caractéristiques de montée en courant des bobines du lot considéré sont rectilignes. Cette hypothèse n'est pas correcte avec certaines bobines récentes du fait, notamment, de la nature des matériaux magnétiques employés pour réaliser leur noyau et de la finesse du fil utilisé pour réaliser des bobines moins encombrantes, qui accroît la résistance des enroulements de ces bobines et donc l'influence de cette résistance (accentuée par celle d'éventuelles variations de température) sur la caractéristique de montée en courant. The calculation of the conduction time tc as described above in conjunction with FIG. 2, assumes that the current rise characteristics of the coils of the batch in question are rectilinear. This assumption is not correct with certain recent coils because, in particular, of the nature of the magnetic materials used to carry out their core and of the smoothness of the wire used to carry out less bulky coils, which increases the resistance of the windings of these coils and therefore the influence of this resistance (accentuated by that of possible temperature variations) on the current rise characteristic.
On a représenté à la figure 4 les caractéristiques typiques de montée en courant du primaire de telles bobines A', B', C'de forte, moyenne et faible inductance respectivement, d'un même lot de bobines, la bobine AI jouant le rôle de bobine de référence. On observe que ces caractéristiques présentent une partie rectiligne suivie par un coude qui relève le courant dans la bobine audessus de celui qui résulterait d'une croissance linéaire, en fin de période de conduction, et ceci d'autant plus que l'inductance du primaire de la bobine est faible par rapport à celle de la bobine A'de référence. Pour une telle
bobine (voir les caractéristiques des bobines B'ou C') une correction du temps de conduction tctab plus forte que dans le cas des bobines"linéaires"de la figure 2, est nécessaire pour éviter un échauffement excessif de la bobine. Cette correction doit donc tenir compte de la non-linéarité de la caractéristique de montée en courant de la bobine. FIG. 4 shows the typical characteristics of the primary current rise of such coils A ′, B ′, C ′ of high, medium and low inductance respectively, of the same batch of coils, the coil AI playing the role of reference coil. We observe that these characteristics have a rectilinear part followed by an elbow which raises the current in the coil above that which would result from a linear growth, at the end of the conduction period, and this all the more so as the inductance of the primary of the coil is small compared to that of the reference coil A ′. For such
coil (see the characteristics of the coils B'or C ') a stronger correction of the conduction time tctab than in the case of the "linear" coils of FIG. 2, is necessary to avoid excessive heating of the coil. This correction must therefore take into account the non-linearity of the current rise characteristic of the coil.
Suivant l'invention, pour une bobine à caractéristique non linéaire, le temps de conduction te According to the invention, for a coil with a non-linear characteristic, the conduction time te
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recherché peut être lié au temps de conduction tabulé tCtab par la relation : tc = (Al. If + BJ. tCtab (1) où Al et Bi sont des fonctions linéaires de la tension Vbat, dans une plage de tension limitée, la relation étant d'autant plus fiable que cette plage est étroite (12-15 volts par exemple). sought can be linked to the tabulated conduction time tCtab by the relation: tc = (Al. If + BJ. tCtab (1) where Al and Bi are linear functions of the voltage Vbat, in a limited voltage range, the relation being all the more reliable as this range is narrow (12-15 volts for example).
Si donc on a :
Al = a. Vbat+b et Bi = c. Vbatd la relation (1) s'écrit, après regroupement des termes en Vbat : te = ((a. If + c). Vbat + (b. If + d)). tctab soit : te = K. tctab, avec :
K = k. Vbat + kl k = a. If + b kl= b. If + d les coefficients a, b, c, d pouvant être établis par des opérations d'étalonnage. If therefore we have:
Al = a. Vbat + b and Bi = c. Vbatd the relation (1) is written, after regrouping of the terms in Vbat: te = ((a. If + c). Vbat + (b. If + d)). tctab or: te = K. tctab, with:
K = k. Vbat + kl k = a. If + b kl = b. If + d the coefficients a, b, c, d can be established by calibration operations.
C'est ainsi que par le calcul des coefficients k, kl et par l'évaluation de la valeur de If à l'instant tf (comme décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3), le contrôleur 6 tire d'une correction de la valeur de tCtab, la valeur du temps de conduction tc convenable, pour la bobine particulière du lot qui équipe le dispositif suivant l'invention. Le contrôleur commande en conséquence le temps de conduction du primaire de cette bobine. Thus by the calculation of the coefficients k, kl and by the evaluation of the value of If at the instant tf (as described above in connection with FIG. 3), the controller 6 derives from a correction of the value of tCtab, the value of the suitable conduction time tc, for the particular coil of the batch which equips the device according to the invention. The controller therefore controls the primary conduction time of this coil.
Les coefficients k et k'étant fonction de la valeur de If, le contrôleur 6 doit procéder aux calculs nécessaires à la mise à jour de ces coefficients à chaque fois que la valeur de If varie par rapport à celle prise en compte dans le calcul précédent soit, en pratique, avec une périodicité de quelques secondes à quelques dizaines de secondes. The coefficients k and k being a function of the value of If, the controller 6 must carry out the calculations necessary for updating these coefficients each time the value of If varies compared to that taken into account in the preceding calculation or, in practice, with a periodicity of a few seconds to a few tens of seconds.
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Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre le but fixé, à savoir régler avec précision le temps de conduction du primaire d'une bobine d'allumage à une valeur assurant la production d'une étincelle d'allumage correcte, sans échauffement excessif de la bobine, et ceci à l'aide d'un dispositif de commande du temps de conduction du type"boucle ouverte", donc moins coûteux. Ce résultat est obtenu par le processus "d'apprentissage"de la valeur du temps de conduction à utiliser décrit ci-dessus. It now appears that the invention makes it possible to achieve the set goal, namely to regulate with precision the conduction time of the primary of an ignition coil to a value ensuring the production of a correct ignition spark, without excessive heating of the coil, and this using a conduction time control device of the "open loop" type, therefore less costly. This result is obtained by the "learning" process of the value of the conduction time to be used described above.
Ce processus permet d'assurer le bon fonctionnement de toutes les bobines d'allumage d'un lot de telles bobines équipant un lot de moteurs à combustion interne propulsant des véhicules différents, quelle que soit la tolérance qu'il faut accepter sur les inductances des bobines du lot. This process ensures the proper functioning of all the ignition coils of a batch of such coils equipping a batch of internal combustion engines propelling different vehicles, whatever the tolerance that must be accepted on the inductances of the lot coils.
Avantageusement, le contrôleur 6 est conçu pour mémoriser le coefficient de correction résultant de cet apprentissage. Ainsi, lors d'un redémarrage du moteur, le fonctionnement du dispositif de commande de la bobine d'allumage peut reprendre en partant du coefficient de correction mémorisé à l'instant de l'arrêt antérieur de ce moteur. L'adaptation de cette correction aux conditions actuelles du fonctionnement du dispositif suivant l'invention est alors seulement fonction de la variation de température de la bobine entre l'arrêt antérieur du moteur et son redémarrage actuel. Advantageously, the controller 6 is designed to memorize the correction coefficient resulting from this learning. Thus, when the engine is restarted, the operation of the ignition coil control device can resume starting from the correction coefficient memorized at the time of the previous stopping of this engine. The adaptation of this correction to the current operating conditions of the device according to the invention is then only a function of the temperature variation of the coil between the previous stop of the motor and its current restart.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le processus d'apprentissage décrit ci-dessus pourrait s'appuyer sur une valeur du temps de conduction tabulée pour la bobine à primaire de plus faible inductance d'un lot de bobines, plutôt que sur celle concernant la bobine à primaire de plus forte inductance de ce lot. Le coefficient de correction K à appliquer à la valeur tabulée serait alors toujours supérieur ou égal à 1. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. Thus the learning process described above could be based on a value of the tabulated conduction time for the primary coil with the lowest inductance of a batch of coils, rather than that relating to the coil primary of higher inductance of this batch. The correction coefficient K to apply to the tabulated value would then always be greater than or equal to 1.
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