Brevet FR2230968A1 — publié le 19741220

La présente invention due à Messieurs Claude LOMBARD et Jean Marie BOUVET, se rapporte à un dispositif de mesure d'angle, notamment pour mesure d'avance à l'allumage de moteur Lorsque l'on procède à des mesures d'avance à l'allumage sur moteur à combustion interne, on utilise généralement un appareil électro-optique qui est déclenché par le signal haute tension de la bougie du cylindre nO 1. Le point mort haut du moteur est rendu visible dans l'éclat de la lampe en faisant cotncider une discontinuité du volant moteur avec un repère fixe. A caté de ce repère fixe figurent des graduations qui servent à régler le calage initial de l'avance à l'allumage.Cette méthode de calage d'avance oblige à faire cotncider par une méthode optique deux repères préalablement choisis qui doivent être facilement accessibles au regard, condition de moins en moins fréquemment rencontrée. On connait d'autre part des indicateurs électriques d'avance à l'allumage qui utilisent comme information d'entrée, d'une part un signal d'allumage, et d'autre part un signal repère de position de vilebrequin. Ces appareils sont en général assez complexes et ne permettent pas, bien souvent, de placer le capteur de repère de vilebrequin à une position commode qui n'est pas celle du point mort haut vrai. La présente invention a pour objet un perfectionnement à ce dernier type d'indicateur d'avance, permettant d'obtenir une meilleure précision du calage de l'avance initiale, ainsi qu'un nouveau procédé de mesure. Selon l'invention, un premier capteur donne un créneau de tension à l'instant où se produit allumage dans le premier cylindre. Un deuxième capteur donne un second créneau de tension qui est décalé d'un angle constant en retard par rapport au point mort haut moteur. Ceci évite une anomalie de fonctionnement lorsque le point d'allumage par suite de l'usure et des nécessités de la lutte antipollution vient à se placer après le point mort haut et non avant, ainsi qu'il est usuel. D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue d'un moteur, de son volant métallique, des deux capteurs, de leur électronique associée ainsi que des circuits électroniques annexes qui permettent de donner directement la mesure de l'avance en degrés La figure 2 est un diagramme temporel des signaux en différents points du circuit La figure 3 est une variante qui peut être ajoutée au schéma selon la figure 1 pour compenser le retard propre au capteur de repère de la position volant. Et la figure 4 est un diagramme temporel des signaux corrigés par le dispositif selon la figure 3. On voit sur la figure 1, le moteur 1, avec son repère optique de point mort 2, le volant métallique 3 du vilebrequin avec un repère 4 sous la forme d'une fente. Le capteur de signal d'allumage du premier cylindre est désigné par 5 et peut par exemple être une boucle d'induction ; le transistor amplificateur qui lui est associé est repéré 6. Le capteur coopérant avec la fente du volant est repéré 7. I1 est associé à un circuit électronique 8 de normalisation de signaux qui peut être du type de celui du brevet n" 72 46786 du 28 Décembre 1972 de la Demanderesse. Le repère de point mort sur le volant est pris par rapport à la position du capteur 7 disposé sur le carter du moteur. Les signaux provenant du capteur 7 du volant 3 et issus du normalisateur 8 sont appliqués à un circuit différentiateur formé de la résistance 9 et de la capacité 10. Les signaux d'allumage captés par le capteur 5, placé par exemple sur le fil 11 reliant le premier cylindre (non représenté) du moteur 1 à la borne correspondante de l'allumeur 12, sont directement envoyés par un conducteur 13 qui est de préférence un bifilaire blindé sur la base du transistor inverseur 6, le blindage 14 du conducteur 13 étant relié à la masse du moteur 1 en un endroit approprié. De la même façon, le capteur 7 est réuni au dispositif normalisateur 8 de préférence par un bifilaire blindé 21.Le fil 15 du conducteur 13 relie la sortie 16 du capteur 5 à la base du transistor 6, et le fil 17 du conducteur 13 relie la sortie 18 du capteur 5 à un point 19 qui est un point de la masse du dispositif décrit (cette masse pouvant par exemple être le boitier -non représenté- contenant ledit dispositif et étant alors réunie par un conducteur quelconque -également non représenté- à la masse du moteur 1). Le point 19 se trouve de préférence le plus près possible de 1 endroit où est réalisé le point de connexion 20 à la base du transistor 6, ces précautions servant à éviter que le transistor 6 ne reçoive un signal parasite sur sa base. Un condensateur 22 relie les points de connexion 19 et 20, les fils de connexion de ce condensateur 22 étant également le plus courts possible. L'émetteur du transistor 6 est relié directement à la masse, et son collecteur par une résistance de charge 23 à la ligne 50 d'alimentation en courant continu du dispositif de mesure décrit. Les signaux d'allumage amplifiés et inversés par le transistor 6 sont m i s en fo rm e par un circuit monostable 24 et appliqués à un circuit différentiateur formé de la résistance 25 et du condensateur 26. Le circuit monostable 24 comporte des éléments de temporisation constitués par la résistance 27 et le condensateur 28. Les signaux des deux capteurs 5 et 7,recueillis à la sortie des différentiateurs 9,10 et 25,26 , sont ramenés àla/polarité utile, par exemple la polarité positive,grâce aux diodes 29 et 30 respectivement, dont les anodes sont branchées respectivement aux points de jonction des éléments 9 et 10, et 25, 26, et envoyés sur les entrées (31 et 32respectivement)d'une bascule bistable 33, connue en soi, par l'intermédiaire des résistances 34 et 34a respectivement branchées entre les cathodes des diodes 29 et 30 et les entrées 31 et 32 de la bascule 33 qui c o m p r end les deux transistors 35 et 36.Cette bascule possède une mise en état initiale lors de la mise sous tension du montage grâce au circuit formé de la résistance 37 et du condensateur 38 placés entre l'alimentation positive 50 et l'entrée base du transistor 35 à travers la résistance 34 et la diode 39 dont l'anode est reliée au point commun des éléments 37, 38 et la cathode au point commun des éléments 29, 34, cette diode empêchant le court-circuitage par les éléments 37 et/ou 38 des impulsions arrivant du différentiateur 10, 9, à travers la diode 29. Les bases des transistors 35 et 36 de cette bascule bistable 33 sont alimentées à partir de la ligne d'alimentation 50 à travers les résistances en série 40 et 41, 42 et 43 respectivement, les collecteurs des transistors 35 et 36 sont directement reliés aux points communs respectifs des résistances 40, 41 et 42, 43, et les émetteurs de ces transistors 35 et 36 sont directement reliés à la masse. Le créneau de tension de largeur variable issu de cette bascule est prélevé par exemple sur le collecteur du transistor 35 et est intégré par la résistance 44 et le condensateur 45. Le signal continu prélevé au point commun 46 de la résistance 44 et du condensateur 45 représente la valeur moyenne du signal périodique prélevé sur le collecteur du transistor 35 et est envoyé sur l'entrée inverseuse 48 d'un amplificateur opérationnel 49 par l'intermédiaire de la résistance 47.Sur l'autre entrée 51 de cet amplificateur 49, on envoie une tension continue de décalage qui est réglable grâce à un potentiomètre 52 qui est relie à la ligne positive 50 par une résistance 63 et à la masse par une résistance 53. Une boucle de contre-réaction constituée par un condensateur 54 et une résistance 55,placée entre la sortie 56 de l'amplificateur 49 et l'entrée inverseuse 48 réduit le gain et la bande passante. L'appareil indicateur de l'avance à l'allumage 57 est placé entre la sortie 56 de l'amplificateur 49 et la ligne positive 50 à travers un rhéostat 58 de réglage de sensibilité. Un condensateur 59 branché entre la sortie 56 et la masse commune stabilise le fonctionnement. L'indicateur 57 peut être à affichage munérique ou analogique. Le fonctionnement du dispositif sera maintenant expliqué grace aux diagrammes temporels de la figure 2. Le diagramme a représente le signal d'allumage à la sortie du mo nostable -24, tl étant l'instant d'allumage. Le diagramme b est celui du signal du capteur 7 à la sortie du normalisateur 8, t2 étant le repère temporel du point aort haut vrai. Le signal du capteur 7 est donc retardé par rapport au point mort vrai d'un angle ss résultant de la position mécanique du capteur. Le diagramme c est celui du signal de sortie de la bascule bistable 33 à l'entrée de la résistance 44. Le signal d'allumage porte la bascule 33 au niveau haut tandis que le signal de volant la ramène au niveau bas. La durée de signal de bascule est donc la somme des angles d'avance à l'allumage 6 étant la vitesse angulaire du volant.Le rapport cyclique R est donc indé-~ndant de la vitesse)5lde rotation du volant ou également du moteur. On peut donc décaler le biveau de référence de l'entrée 51 de l'amplificateur 49 pour annuler tout ou partie de la valeur moyenne intégrée due à l'angle > ; c'est-à-dire que si on annule toute la partie de la valeur moyenne due à l'angle ss, on a directement la valeur équivalente électrique de *(, et pour un signal électrique nul, 4 est aussi nul. Ce dispositif ne peut fonctionner que si la première intégration a lieu avant l'amplificateur 49. Si celui-ci était en effet alimenté en signaux rectangulaires, le décalage par l'entrée 51 n'introduirait pas de changement de valeur moyenne à la sortie. L'appareil 57 pourra donc être gradué directement en degrès volant avec possibilité de lire des retards à l'allumage tant que l'allumage précède le signal volant ; le rhéostat 58 règle la sensibilité, et avec des composants d'une bonne précision, il sera possible de choisir un grand retard mécanique pour le capteur volant par rapport au point mort haut, 1200 par exemple. La figure 3 est une variante destinée à compenser le retard électrique introduit par la capteur 7 du volant 3 et son normalisateur 8. Ce retard peut couramment atteindre une valeur de l'ordre de 50 microsecondes, ce qui conduit à lire à haute vitesse une avance à l'allumage trop élevée. Cette compensation sera obtenue en insérant, entre les points 60 et 61, à la sortie du monostable 24 (fig.l), le circuit de figure 3, qui consiste en un deuxième monos table et bascule de complément 62 qui retarde le premier flanc du signal d'une valeur 6 égale au retard de l'ensemble 7 et 8. La figure 4 montre comment on retarde le flanc de montée du signal provenant de la bascule 24, le signal d étant celui prélevé au point 60, et le signal e étant celui prélevé au point 61, à la sortie du circuit 62. Le rapport cyclique de la bascule bistable 33 sera donc ramené à sa vraie hauteur aussi bien aux vitesses basses qu'aux vitesses élevées. Sous réserve du respect despolarités, le capteur 7 peut bien entendu détecter une bosse du volant au lieu d'une fente, cette dernière restant préférable pour des raisons de sécurité. Bien que décrit pour une application de mesure d'avance à l'allumage, le dispositif peut s'étendre à toute mesure d'angles de décalage entre. deux organes en mouvement rotatif cyclique, la vitesse dudit mouvement pouvant être variable. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de mesure d'angle de décalage entre deux organes en mouvement rotatif cyclique de vitesse variable, notamment pour la mesure d'avance ou de retard à l'allumage de moteurs thermiques du type comportant un capteur de signal d'allumage, un capteur de repère de position de volant et un indicateur d'avance, caractérisé en ce que le dernier capteur (7) de repère de position du volant est calé en retard par rapport au point mort haut et coopère avec un repère (4) solidaire du volant lié au vilebrequin du moteur thermique et en ce que les signaux des capteurs attaquent respectivement après mise en forme (8, 24) l'une et l'autre entrées d'une bascule bistable (33) pouvant comporter deux transistors, les créneaux de ladite bascule étant appliqués après intégration (44, 45) à l'une des entrées (48) d'un amplificateur opérationnel (49) tandis que l'autre entrée (51) reçoit un potentiel continu de compensation du décalage initial du capteur de repère de position du volant de vilebrequin. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux issus du capteur d'allumage (5) après mise en forme sont envoyés dans une bascule monostable (24) dont le signal a une durée suffisante pour que ladite bascule ne produise qu'un signal malgré les oscillations parasites du signal d'allumage, le créneau obtenu étant envoyé après différentiation (25, 26) dans la bascule bistable (33) qu'il rend conductrice vis-à-vis de l'indicateur d'avance. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, destiné à compenser le faible retard électrique du signal de volant, caractérisé en ce que le signal d'allumage est retardé par une bascule monostable (62) avant son entrée dans la bascule bistable (33). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un potentiomètre (52) placé aux bornes de l'alimentation fournit à l'entrée de l'amplificateur (49) le potentiel continu de compensation du décalage initial du capteur de volant (7). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu trois condensateurs au moins pour assurer à basse vitesse le fonctionnement et la stabilité de l'indicateur d'avance, c'est-à-dire un condensateur (45) à l'entrée de l'amplificateur (49) un condensateur (54) dans le circuit de contre réaction entre la sortie et l'entrée dudit amplificateur, un condensateur (59) entre la sortie et la masse commune. 6 - Procédé de mesure d'angle de décalage entre deux organes en mouvement rotatif cyclique de vitesse variable et notamment de mesure d'avance ou de retard à l'allumage de moteurs thermiques en utilisant d'une part un signal provenant d'une pièce mécanique en rotation portant un repère tel qu'un volant lié au vilebrequin du moteur thermique et d'autre part un signal provenant de l'allumage, caractérisé par le fait que le premier signal est en retard par rapport au point mort haut et que l'on intègre chacun desdits signaux ; puis que l'on forme un signal en créneaux rectangulaires dont la largeur est définie par l'intervalle de temps séparant les deux signaux précités ; que l'on forme la valeur moyenne dudit signal en créneaux ; que l'on compense le retard du premier signal en agissant sur le niveau de la valeur moyenne précitée et que l'on obtient ainsi directement une mesure de la valeur de l'angle recherché. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le signal provenant de l'allumage est retardé avant la formation du signal en créneaux rectangulaires.