Brevet FR2273173A1 — publié le 19751226

La présente invention est du domaine de la commande logique et a pour objet un dispositif pour tranformer un signal périodique dit de commande, de durée variable, en un signal périodique de même fréquence mais de durée sensiblement constante indépendamment de la variation de fréquence, dans certaines limites, du signal de commande. La-présente invention est notamment applicable à allumage des moteurs à explosion. Un système d'allumage de moteur à explosion comprend généralement une source de basse tension, une bobine d'allumage apparentée à un transformateur comportant un enroulement primaire et un enroulement secondaire, un allumeur consistant essentiellement en un rupteur et en un distributeur, l'un et l'autre étant sous la dépendance d'une commande mécanique en relation avec l'arbre moteur du moteur à explosion, le rupteur ayant pour fonction d'établir un courant de charge dans l'enroulement primaire et le distributeur ayant pour fonction de répartir le courant de décharge à haute tension induit dans ltenroulement secondaire entre les différentes bougies ; dans un tel système le rupteur est mt par une eane et la durée de contact, ou complémentairement au cours d'une période la durée de rupture, a une valeur liée à la vitesse de rotation de la came ou encore à la fréquence du cycle de rupture ; on appelle rapport cyclique de charge le rapport de la durée de charge à la durée d'une periode du cycle ; selon ce qui vient d'être dit, dans un système classique le rapport cyclique de charge est constant, et par conséquent, la durée de charge varie avec le régime ; ainsi à haut régime la durée de charge est courte et elle est longue à bas régime ; or ceci est un inconvénient d'autant plus sensible que les moteurs sont, auåourdthui, soumis à des variations de régime considérables : faibles régimes er circulation saturée, hauts régimes en circulation fluide ; en effet si lton désire avoir une durée de charge suffisamment longue à haut régime on est contraint de subir à bas régime une durée de charge dépassant de beaucoup la durée de charge nécessaire à la saturation de la bobine l'énergie excédentaire est absorbée par effet Joule et doit être- dissipée par conduction et un maintien trop prolongé du moteur à trop bas régime peut entrainer par insuffisance de dissipation de la chaleur la détérioration de la bobine.Si au contraire on choisit un rapport cyclique de charge convenant à très bas régime, la durée de charge à haut régime est insuffisante et la durée consécutive de l'arc produit par la décharge est trop brève ; il en résulte une mauvaise mise en combustion du mélange gazeux et par là une diminution du rendement du moteur et un encrassement des bougies. Aussi un système d'allumage classique se présente comme un compromis satisfaisant pour les régimes intermédiaires mais présentant, aux régimes extrêmes, les inconvénients sus-mentionnés. On a bien sûr cherché à remédier à ces inconvénients en proposant d'introduire dans la bobine une charge ccnstante ; ainsi, dans un passé récent il a été proposé de charger la bobine par l'intermédiaire d'un condensateur ; la quantité d'énergie ainsi transférée est constante, mais son passage est si brusque qu'il en résulte une durée d'arc trop courte et de ce fait une mauvaise cinétique de l'inflammation du mélange gazeux. Un objectif qui a guidé les demandeurs dans leur démarche inventive a été de proposer un dispositif d'allumage adaptable sur des circuits déjà existants et pouvant s'accomoder de bobines de type classique à faible inductance primaire. Selon l'invention, et dans sa généralité, un tel dispositif comprend essentiellement des moyens pour fournir à partir d'un signal périodique dit de commande pouvant être ou non de durée variable, un signal périodique de sortie de même fréquence mais de durée sensiblement constante dans une plage de fréquence donnée, le dit signal de commande pouvant être l'un des états que peut prendre le rupteur d'un système d'allumage, mais aussi d'une façon générale toute indication binaire de fréquence basée sur la fréquence du moteur dans un rapport approprié au nombre de temps et au nombre de cylindres du moteur, le dit signal de sortie pouvant être lui même un signal binaire servant à ouvrir une porte pour charger à durée sensiblement constante le primaire de la bobine. Plus précisément et selon un premier mode de réalisation de la présente invention, les moyens pour fournir un signal de durée sensiblement constante incorporent des moyens pour transmettre le signal de commande depuis l t entrée du dispositif vers sa sortie et des moyens pour retarder plus ou moins le dit signal de commande au cours de sa transmission selon que la fréquence du signal de commande diminue ou augmente respectivement. Plus précisément encore et selon une première forme d'exécution de l'invention selon le premier mode de réalisation, les moyens pour transmettre et retarder le signal de commande incorporent des moyens pour transbrmer le dit signal de commande en un signal dérivé de potentiel continûment variable et de préférence linéairement décroissant à partir d'un potentiel initial, des moyens pour détecter le dit signal lorsqu'il franchit un certain seuil de potentiel et commander l'ouverture de la porte et des moyens pour recueillir et emmagasiner l'énergie correspondant au potentiel, dit alors résiduel, du signal dérivé lorsque la dite porte est refermée sous l'aetion du signal de commande et -reporter lténergie emmagasinée sur le cycle suivant, sous forme d'un potentiel correcteur qui vient s'ajouter ou se retrancher du potentiel initial du dit cycle suivant, d'où il résulte un décalage d'origine du potentiel du signal linéairement décroissant et un retard ou une avance du dit potentiel pour atteindre le seuil de potentiel d'ouverture de porte, d'où il résulte finalement une correction de la durée d'ouverture de porte qui tend à maintenir celle-ci constante quelles que soient les variations de régime dans une certaine plage.Un examen attentif du fonctionnement de ce dispositif montre que si le régime augmente, la durée d'allumage diminue très légèrement au cours de l'accélération pour se stabiliser à nouveau dès qu'un régime stable plus élevé est atteint ; on peut considérer qutil s'agit là d'un léger inconvénient dans le cas d'une applicat-ion du dispositif à l'allumage des moteurs à explosion aussi, dans ce cas, lui préfère-t-on la variante suivante du dispositif. Selon cette seconde forme d'exécution selon le premier mode de réalisation les moyens pour transmettre et retarder le signal de commande incorporent des moyens pour transformer le dit signal de commande en un signal dérivé de potentiel continûment variable, et de préférence linéairement décroissant à partir d'un potentiel initial, des moyens pour associer à ce potentiel dérivé un potentiel conjugué décalé à l'origine d'une valeur variable dite de réserve, des moyens pour détecter ledit signal conjugué lorsqu'il franchit un premier seuil de potentiel et commander l'ouverture de la porte et faire chuter le dit potentiel conjugué jusqu'à un second seuil de potentiel, et des moyens pour recueillir et emmagasiner l'énergie correspondant au potentiel du signal dérivé par rapport au dit second seuil lorsque la dite porte est refermée sous ltaction du signal de commande, et reporter sur le cycle suivant 11 énergie emmagasinée, sous forme d'un potentiel correcteur qui vient se retrancher ou s'ajouter au potentiel initial du cycle suivant ; selon ce deuxième processus la durée d'ouverture de porte est sensiblement constante d'un régime à l'autre elle a une légère tendance à augmenter au cours de l'élévation du régime ce qui est très favorable à l'efficacité de l'allumage. Selon un second mode de réalisation de la présente invention les moyens pour fournir un signal de durée sensiblement constante à partir du signal de commande, incorporent des moyens pour transformer le dit signal de commande en un signal, dit dérivé continûment variable, tel que linéairement croissant ou décroissant de pente donnée, des moyens pour détecter le dit signal lorsqu'il franchit un certain seuil de potentiel et commander l'ouverture de la porte, et des moyens pour recueillir et emmagasiner lrénergie correspondant au potentiel du signal dérivé lorsque la dite porte est refermée sous l'action du signal de commande, et reporter l'énergie emmagasinée sur le cycle suivant pour faire varier la pente.Ce second mode de réalisation nta pas eu jusqu'ici la préférence des demandeurs du fait du cotit sensiblement plus élevé de sa réalisation bien qu'il semble présenter des avantages quant à sa souplesse d'adaptation. La présente invention sera mieux comprise et des détails relevant aussi de l'invention apparaitront au cours des descriptions qui vont être faites de formes particulières d'exécution de l'invention en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles La Fig 1 est un tableau synoptique de différentes voies de réalisation de l'invention illustrant de façon symbolique la relation entre les différents organes constitutifs d'un dispositif de l'invention et leurs fonctions La Fig 2 est un schéma électronique de cablage d::un organe de production d'un signal à rampe linéaire approchée La Fig 3 est un schéma de cablage d'un organe de production d'un signal à rampe linéaire La Fig 4 est un schéma d'un organe de décalage automatique de rampe La Pig 5 est un schéma d'un organe de décalage commandé de rampe La Fig 6 est un schéma d'un dispositif de prélèvement du signal de porte La Fig 7 est un schéma de détecteur de niveau de potentiel, délivrant un signal de porte La Fig 8 est un schéma général de cablage d'un dispositif préféré conforme à l'invention. Sur la Pig 1, un dispositif 10 pour fournir à partir d'un signal périodique de commande 110 délivré sous forme logique (D, O) par un générateur 11 travaillant en convertisseur information analogique en information logique, un signal logique 120 de durée sensiblement constante, incorpore un générateur 1-2 de signal dérivé dont le potentiel décrit une rampe (sur le schéma de la Pig 1 une telle rampe est symbolisée en 13 et elle est représertée arbitrai remuent linéaire et descendante) et un organe 14 de retard ou de de décalage ; dans le cas où un tel dispositif est appliqué à l'allumage d'un moteur à explosion un couplage entre le régime du moteur et le générateur est généralement une cale et ce couplage est figuré par la flèche 111. Selon un premier mode de réalisation de l'invention les moyens de décalage ou de retardement du signal sont des moyens de décalage de l'origine du signal dérivé ; ces moyens sont symbolisés en 141 ; plus précisément et selon une première forme dtexécution conforme au premier mode de réalisation, les moyens de décalage procèdent par report sur le cycle suivant du potentiel résiduel du signal lors de la fermeture de la porte, ces moyens scnt symbolisés en 143 ; selon une seconde forme dtexécution de l'invention conforme au premier mode de réalisation, les moyens de décalage procèdent par report sur le cycle suivant d'un potentiel résiduel ; ce potentiel résiduel, dit de réserve après qu'il ait été reporté, est le potentiel existant lors de la fermeture de la porte entre le signal dérivé et un signal conjugué le signal conjugué est obtenu par retranchement du potentiel de réserve bu signal dérivé lorsque le signal dérivé atteint un premier seuil dit d'ouverture de porte, puis par.écrêtage inférieur de ce signal eonjugué obtenu à un second seuil ; ces moyens sont symbolisés en 144. Selon un second mode de réalisation de l'invention les moyens de décalage, ou de retardement, procèdent par variation de la pente du signal dérivé sous l'action du potentiel résiduel du dit signal lors de la fermeture de la porte ; ces moyens sont symbolisés en 142, en 145, un amplificateur. Sur les figures suivantes des schémas de cablage pour la réalisation de l'invention suivant les deux formes du premier mode de réalisation sont donnés pour fournir des exemples concrets et particuliers des moyens énumérés ci-dessus. Sur la Fig 2(correspondant à un organe 12 de la Fig 1), un organe de production d'un signal dérivé incorpore une diode 32 dtisolement, un condensateur 33 pour constituer une réserve d'éner- gie et une résistance 34 pour décharger le condensateur 33 vers une sortie 35 ; cet organe fournit un signal dit de rampe sensiblement linéaire convenant pour des moteurs à variation de régime normale. Sur la Pig 3 (correspondant toujours à un organe 12 de la Pig 1) un organe perfectionné de production d'un signal dérivé incorpore une diode d'isolement 42, un condensateur réservoir 43, un transistor 48 associé à une résistance 44 pouvant fournir une décharge à courant constant à partir du condensateur 43, la pente de décharge étant déterminée par le pont 46, 47. Sur la Fig 4 (correspondant à une première partie de l'organe 143 de la Fig 1) un décaleur de rampe constituant un ensemble de moyens pour retarder la transmission du signal dérivé incorpore un condensateur 51, une diode 52 pour mettre en mémoire une information dans le condensateur 51 ,un transistor 53 de forte résistance d'entrée permettant au condensateur de prendre une charge supplémentaire en vue de modifier la pente de décharge de eondensateurs tels que 33 ou 43 des figures 2 et 7 respectivement, une résistance 54 pour alimenter un transistor formant interrupteur 55 formé par la jonction base-émetteur du transistor 55 ; dans cet organe le signal entre en 50 et peut être prélevé en 56, décalé et détecté en niveau par la résistance 71 de la Fig 6 (correspondant à une seconde partie de L'organe 143 de la Fig 1). Sur la Fig 5 (correspondant à une première partie de l'organe 144 de la Fig 1) un décaleur de rampe constituant un ensemble de moyens pour retarder la transmission du signal dérivé, conformément à une seconde forme d'exécution du premier mode de réalisation de I'i-ention, incorpore un condensateur 61 pour mettre en mémoire une information, un transistor 63 permettant au conden sateur 61 de prendre une teion de réserve sur un générateur de rampe tel que 33 ou 43 ; le transistor 63 est commandé par un circuit difrérenciateur -54-65 déterminant une impulsion de 'clampt lors de la eoineidenee du potentiel de rampe primaire 33-43 avec un potentiel de premier seuil du détecteur de niveau 83 de la Fig 7 le signal décalé est disponible en 67 pour alimenter le détecteur de niveau de la Fig 7 ; une diode 62 peut effectuer la mise en mémoire dans le condensateur-61 d'un potentiel de fin de rampe. Sur la Fig 7 (correspondant à une seconde partie de l'organe 144 de la Fig 1) un détecteur de niveau est composé d'un transistor 81, d'une résistance 82 et d'un transistor 83 pour .permettre la détection du potentiel de rampe délivré en 67 et fournir en 85 un signal de porte ; une fonction parallèle de cet organe est de fournit une charge supplémentaire au condensateur 61 pour donner à organe de décalage de la Fig 5 une meilleure linéarité. Sur la Fig 8, un schéma d'ensemble de cablage conduit à un dispositif conforme à l'invention dans lequel les organes 12 et 14 (et plus particulièrement 144) de la Fig 1 sont obtenus à partir des schémas des Fig 3, 5 et 7 délimités par des traits mixtes en 81, 82, 83 respectivement. le schéma de cette figure incorpore entre autre le schéma d'un amplificateur classique, un circuit de sécurité (la protection de la bobine sera assurée par le blocage de T 5 par R t2); lorsque le moteur tourne un circuit composé de C 5, D 4, D 5 charge C 6 et assure ainsi la saturation de 2 5 ce qui permet à T 4 de laisser passer des impulsions de commande via T 6 et X 7 :: un circuit de démarrage quart de tour" (le circuit de sécurité possède une inertie qui empêche le fonctionnement instantané de l'allumage par retard à la saturation de T 5); un circuit composé de R 9 et D 3, relié à la commande de démarreur permet à T 4 d'être polarisé ; lorsque le démarreur n'est pas alimenté, D 3 isole R 9 de la masse et une protection de la diode D 1 par C 1 en cas de "flash". Sur le schéma de la Fig 8, les sorties référencées A B C D E correspondent respectivement à l'entrée, au circuit quart de tour", à la masse, à la sortie, à l'alimentation.A titre indicatif les valeurs des composants du schéma sont les suivantes R 1 = 180# , R 2 = 160 K, R 3 = 18 K, R 4 = 6,8 K, R 5 = 330JL R 6 = 18 K, R 7 = 18 E, R 8, R, R 10, R 11 = 1 K, R 12 3 18 K, R 13 = 6,8 K, R 14 = 150# , R 15 = 1 K, R 16 = 330 K, R 17 = 22 M, R 18 = 220#, P 1 = 1 K ; C 2 = 0,47 F, C 3 = 10 n F, C 1 = 1,5 nF, C 4 = 2,2 n F, C 5 = 0,22 F, C 6 = 0,22ftF, C 7 = 0,47 D 1, D 2, D 3, D 4, D 5 = I N 4148 ;T 1 = BCW 90 A, T 2 = BC 109 C, 2 3 = 30 109 C, 2 4 = PBC 182, 2 5 = 2 N 5355, 2 6 = BCW 90 A, T 7 = 2 N 6111, T 8 = ESM 16 B ; Z 1 = 350 v La présente invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits mais s'étend à l'ensemble du champ défini par les revendications qui suivent notamment le dispositif objet del'invention peut être utilisé dans tous les cas ou la fiabilité et les performances doivent être garanties pour un système d'allumage des moteurs thermiques, dans tous les cas où un signal ou une information de durée constante doit précéder un signal ou information de durée cyclique variable, et il peut être utilisé dans l'industrie, en laboratoire et dans tous autres domaines. R E V B N D I C A X I 0 N S 1. Dispositif ou système d'allumage des moteurs à explosion, incorporant un rupteur et une bobine d'allumage, caractérisé - en ce qutil incorpore des moyens pour fournir à partir dXun signal périodique de commande tel que délivré par le rupteur, un signal de sortie de durée sensiblement constante pour charger la bobine pendant une durée sensiblement constante d'un cycle à l'autre 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé - en ce que les dits moyens incorporent des moyens pour transmettre le dit signal périodique depuis l'entrée du dispositif vers sa sortie et des moyens pour retarder plus ou moins le dit signal au cours de sa transmission selon que la fréquence du dit signal, à ltentrée,diminue ou augmente respectivement 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé : -- en ce que les dits moyens pour transmettre et retarder le signal périodique incorporent en outre des moyens pour transformer le dit signal de commande en un signal dit dérivé eontinflment variable 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé - en ce que les dits moyens pour transmettre et retarder plus ou moins le dit signal périodique incorporent des moyens pour décaler l'origine du dit signal dérivé 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé - en ce que les dits moyens pour transmettre et retarder plus ou moins le dit signal périodique incorporent des moyens pour faire varier la pente du dit signal dérivé. 6. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dits moyens pour tranformer un signal de commande en un signal dérivé incorporent une diode d'isolement, un condensateur réservoir et un transistor associé à une résistance pouvant fournir une décharge à courant constant à partir du dit condensateur. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour décaler l'origine du dit signal dérivé incorporent un condensateur pour mettre en mémoire une information, un transistor pour permettre au dit condensateur de prendre une tension de réserve, un circuit différenciateur et une diode pour effectuer la mise en mémoire d'un potentiel de fin de rampe dans le dit condensateur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dits moyens pour décaler l'origine du dit signal dérivé incorporent en outre un détecteur de niveau.