Brevet FR2327421A1 — publié le 19770506

La présente invention due à la collaboration de M. C. LEICHLE est relative à un procédé et à un dispositif de commande électronique d'allumage pour un moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile. La commande de l'allumage d'un moteur à explosion sous-entend la possibilité d'engendrer des impulsions d'allumage décalées par rapport au point mort haut d'une quantité qu'il convient de déterminer d'une façon appropriée et qui doit être indépendante de la période de rotation du moteur lui-meme. On a déjà proposé de multiples solutions, toutes plus compliquées les unes que les autres, mais aucune à ce jour n' a vraiment encore donné satisfaction. Certaines solutions sont complexes, d'autres sont d'un réglage délicat n'assurant pas une fiabilité ni une reproductibilité du réglage suffisante. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Selon l'invention, le procédé d'avance électronique consiste, pour chaque phase d'allumage, à fournir un signal de commande pour l'actionnement de l'organe de puissance d'un circuit d'allumage électronique du type comportant un calculateur numérique effectuant le calcul de l'angle d'avance à l'allumage A, à chaque demi-tour de vilebrequin, dans le cas d'un moteur à quatre temps et à quatre cylindres en fonction de trois paramètres : la pression absolue P dans la tubulure d'admission, a la vitesse de rotationCodu moteur et la température T de l'eau de refroidissement au moyen de capteurs disposés en des endroits appropriés du moteur et il est caractérisé en ce qu'à chaque demi-tour de vilebrequin, le calculateur numérique calcule l'angle n AV=AM - Ao (#) + #1 # (P - Po)#&alpha;;(#) - #2At équation dans laquelle - AM est l'angle d'avance maximale à l'allumage, - Ao (#) ) est une constante lisible dans la mémoire du calculateur en fonction de la vitesse de rotation - i 1 est une constante qui a pour valeur zéro si la pression P dans la tubulure d'admission est inférieure à une valeur P fixe dépendant du type de moteur o considéré et pour valeur un si P est supérieur à PO - &alpha; (W) ) est une quantité lisible dans la mémoire du calculateur en fonction de la vitesse de rotation X, & est une constante qui a pour valeur zéro si la température T de l'eau de refroidissement est supérieure à une valeur prédéterminée T a et pour valeur un si T est inférieure à To, - A t est une constante. Selon le procédé de l'invention, le déclenchement de l'étincelle d'allumage s'effectue à partir d'un angle AM d'avance maximale avec décompte d'un angle AV à partir du signal correspondant à l'angle AM. Le procédé de l'invention est encore caractérisé en ce qu'il utilise un premier capteur fournissant une impulsion à chaque fois que !a couronne du démarreur a tourné de jda degrés et un second capteur fournissant une impulsion correspondant à la valeur maximale AM de l'angle d'avance et en ce que l'angle d'avance est exprimé en demi-dents de la couronne du démarreur, c'est-à-dire en &alpha;&alpha;. Conformément à l'invention, le dispositif de commande électronique d'allumage qui permet la mise en oeuvre du procédé d'allumage comprend principaiement: des capteurs disposés en position angulaire fixe autour de l'organe rotatif entraîné par le moteur et coopérant avec des moyens de repérage présentés par ledit organe; un capteur de pression dans la tubulure d'admission du moteur et un capteur de la température de l'eau de refroidissement du moteur, un calculateur numérique utilisant des muitiplicateurs de rythme binaire: un compteur-décompteur une mémoire morte dans laquelle sont inscrits les coefficients AM - Ao (W) et &alpha; (I: de façon inaltérable en fonction de la vitesse et un séquenceur associé à une horloge. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet, on se reportera aux dessins joints dans lesquels : la figure 1 représente de façon schématique un dispositif de commande électro nique d'aliumage capable de mettre en oeuvre le système d'avance suivant l'in vention, la figure 2 illustre la forme des signaux en différents points du dispositif de la figure 1, - et la figure 3 illustre un dispositif de sécurité que l'on peut insérer dans le dis positif de commande électronique d'allumage de la figure 1. L'exposé qui suit concerne le cas d'un moteur quatre temps, quatre cylindres. II serait à la portée de l'homme de l'art d'adapter l'exposé au cas de tout autre moteur, la généralité de l'exposé n'étant en rien diminuée par la prise en consideration diun cas particulier. Suivant le mode de réalisation de la figure 1, un capteur convertisseur de pression i, de réalisation supposée connue, fournit sur ses sorties 2 un nombre proportionnel à la quantité (P (P - PO) . Le capteur est disposé de façon à pouvoir apprécier la pression régnant dans la tubulure d'admission d'air du moteur àrcom- bustion interne. PO est une valeur fixe dépendant du type de moteur considéré et g est une constante qui a pour valeur zéro si la pression P dans la tubulure est inférieure à PO et pour valeur un si la pression P est supérieure à P . Ce nombre @ @ (P - Po) est appliqué aux entrées correspondantes d'un multiplicateur de rythme binaire (BinarNate multiplier) 3.Ce multiplicateur de rythme binaire 3 de capacité maximale N1 reçoit un signal F1 à son entrée 4 en provenance d'un séquenceur 29 et fournit sur sa sortie 5 un signal F2 appliqué directement à un second multiplicateur de rythme binaire 6 de capacité maximale N2. Le second multiplicateur de rythme binaire 6 reçoit, par ailleurs, sur ses entrées 7 un nombre proportionnel au terme (bLJ) issu d'une mémoire morte 8. Cette mémoire morte 8 alimente également les entrées de prédétermination 35 d'un compteur-décompteur 9 par un nombre proportionnel à AM A Ao lAJ) .La liaison entre la sortie du second multiplicateur de rythme binaire 6 et le compteur-décompteur 9 se fait par l'intermédiaire d'un diviseur 10 par M qui fournit un signal F4 à Itentrée de comptage 11 dudit compteur-décompteur 9. L'entrée de décomptage 12 de ce même compteur-décompteur 9 reçoit un signal F5 en provenance du séquenceur 29 par l'intermédiaire d'une porte ET13 elle-même connectée par sa seconde entrée à la sortie dtun comparateur 14 comparant une tension naissant aux bornes d'une thermistance 15 alimentée par un générateur à courant constant 16, et une tension de référence UT. Une autre entrée 36 de prédétermination du compteur-décompteur 9 est reliée au séquenceur 29 dont elle reçoit un signal Fg. Le compteur-décompteur 9 alimente par ses sorties un décompteur 17.Celui-ci reçoit sur son entrée horloge 18 un signal V dont l'origine sera précisée ultérieurement et sur son entrée de chargement 19 un signal F6 en provenance du séquenceur 29, signal qui alimente également une entrée d'une bascule 20. La sortie 21 du compteur-décompteur 17 est connectée à une seconde entrée de la bascule 20 dont la sortie 22 alimente l'entrée blocage du décompteur 17. Le signal apparaissant à la sortie 21 du décompteur 17 est, après passage dans un amplificateur 23, le signal apparaissant à la sortie SA du calculateur. Les entrées d'adressage 24 de la mémoire 8 sont connectées aux sorties d'un compteur 25 qui reçoit sur son entrée de comptage 26 le signal V après son passage par une porte ET 27 recevant sur sa seconde entrée un signal F7 en provenance du séquenceur 29.L'entrée de remise à zéro 28 du compteur 25 est également connectée au séquenceur 29 pour en recevoir un signal F8. L'ensemble du dispositif est commandé dans son fonctionnement par les signaux F1, F5, F6, F7, F8 et Fg qui sont engendrés par le séquenceur 29 à partir d'un signal S appliqué à son entrée 30 et du signal F10 émis par une horloge 31 dont on reparlera ultérieurement. Un capteur 32 placé en regard de la couronne de démarreur 33 du moteur à combustion interne engendre un signal V correspondant aux demi-dents de la couronne, d'une part, et, d'autre part, un signal S tel qu'indiqué plus haut grâce à des fentes placées sur la partie volant 34. Le capteur est supposé comprendre les dispositifs électroniques de mise en forme des signaux correspondants. Ce dispositif fonctionne comme suit: le signal S engendré par le capteur 32 du fait du passage d'une fente sur la partie volant 34 en regard du capteur ordonne par sa transmission à l'entrée 30 du séquenceur 29 le début du décomptage de l'avance de sorte que, entre deux signaux S consécutifs, interviennent le calcul de l'angle d'avance et le décomptage de la valeur numérique correspondante. Cette période de temps correspond donc à un cycle complet du calculateur et sera seule étudiée. Le signal S est engendré par une fente située sur la partie volant 34 qui correspond au passage du point d'avance maximale. L'allumage du mélange pour le cycle à venir ne peut se faire avant le passage de ce point. On se reportera à la figure 2 sur laquelle sont rassemblés les chronogrammes des différents signaux rapportés à une échelle des temps figurée par le signal d'horloge F10. Le signal F8 (fig. 2 a) est une impulsion de remise à zéro qui est appliquée au compteur 25 dès le début du cycle. Puis le signal F7 (fig. 2 b) provoque l'ouverture de la porte 27 permettant ainsi aux impulsions du signal V dtin- crémenter le compteur 25 pendant un intervalle de temps tu fixe. A l'issue de cet intervalle de temps, le compteur 25 présente sur les sorties 24 un nombre proportionnel à la vitesse de rotationwdu moteur qui est directement appliqué à la mémoire morte 8 par ses entrées d'adresse.Ainsi aux sorties 7 et 35 de ladite mémoire sont présents les nombres correspondants (W) @ et AM A Ao. (#) Le capteur-convertisseur de pression 1 présente sur ses sorties 2 un nombre P proportionnel à 1 (P - Po). Le compteur-décompteur 9 reçoit alors sur son entrée 36 de prédétermination le signal Fg (fig. 2 c) qui place le nombre AM - Ao (W) dans ledit compteur-décompteur. Puis le signal F1 (fig. 2 d] est appliqué au premier multiplicateur de rythme binaire 3. Ce signal est composé de N1 . N2 impulsions, N1 et N2 étant les capacités maximales des deux multiplicateurs de rythme binaire 3 et 6 respectivement. Le signal F2 à la sortie du premier multiplicateur de rythme binaire 3 comprend alors: N1. N2. #1(P-Po) impulsions N1 Le signal F3 à la sortie du second multiplicateur de rythme binaire 6 comprend : #1 (P - Po) &alpha;(#) 1 . N2 . . impulsions N1 N2 Enfin le signal F4 sortant du diviseur 10 par M et appliqué à l'entrée de comptage 11 du compteur-décompteur 9 contient un nombre d'impulsions égal à #1 (P - Po) . &alpha;(#) M La valeur de M est déterminée de façon à rendre homogènes les unités des deux expressions S1 (P - Po],&alpha; (W) et AM -Ao (u)) (facteur d'échelle). Le séquenceur 29, ayant fini d'engendrer les impulsions du signal Fl, engendre le signal F5 (fig. 2 e) qui comprend At impulsions. At est une constante déterminée pour tenir compte de l'influence de la température de l'eau de refroidissement du moteur. Suivant la valeur de la thermistance 15, donc de la température T, la tension à ses bornes est supérieure ou inférieure à la tension de référence UT, image de la température de déclenchement T . Dans l'hypothèse où T est inférieure o à T le signal à la sortie du comparateur 14 est égal à un. II provoque l'ouverture o ~~~ de la porte 13 c'est-à-dire le passage des impulsions F5 en provenance du séquenceur 29 pour l'entrée de décomptage 12 du compteur-décompteur 9. Dans le cas contraire, T supérieur à T , les impulsions F5 sont bloquées par la porte 13. On réalise ainsi la fonction 92 At A la fin de la séquence le nombre contenu dans le compteur-décompteur 9 est égal à: AV AM Ao (w) + 1 (P1 - Po) . ,)( (ai) - A A étant entendu que les unités sont homogènes, ce qui explique la disparition du nombre M. Le but recherché est atteint et le résultat du calcul ci-dessus disponible à la sortie du compteur-décompteur 9. L'apparition du signal S qui commande le début du décomptage de l'angle d'avance provoque l'apparition du signal F6 (fig. 2 g) qui charge le résultat présent aux sorties du compteur-décompteur 9 dans le décompteur 17 et met la sortie de la bascule 20 à l'état un. Chaque impulsion du signal V, c'est-à-dire chaque demi-dent de la couronne du démarreur 33, provoque le décrément du décompteuri7 qui, lorsqu'il arrive à zéro, fournit une impulsion sur sa sortie 21. Cette impulsion amplifiée dans l'amplificateur 23 a l'allure représentée à la figure 2 h et déclenche le dispositif de puissance connecté à la borne de sortie 5a provoquant ainsi l'étincelle. Ce même signal à la sortie 21 restaure la bascule 20 qui bloque le décompteur 19 par son entrée de blocage 37 jusqu'à l'apparition d'un nouveau signal S. Le nombre d'impulsions comprises entre les signaux S et Sa d'allumage, nombre égal à AV, est limité par le décompteur 17. En cas de déréglage, L'angle d'avance est compris entre AM valeur maximale d'avance correspondant au nombre 000 dans le décompteur 17 et un angle Am correspondant au décompteur 17 chargé au maximum de sa capacité. Si cette capacité maximale est choisie de façon que l'angle Arn soit effectivement l'angle d'avance minimale admissible, le dispositif ne pourra pas engendrer d'étincelle en dehors de la zone d'avance admissible, ce qui assure un fonctionnement possible même en cas de panne d'un des éléments de calcul. On donne à présent quelques informations concernant la réalisation des différents éléments L'horloge 31 est construite de façon simple à l'aide de circuits élémentaires ou de circuits spécifiques. II s'agit, en fait, d'un oscillateur à fréquence fixe fournissant des signaux carrés. Comme il ressort d'un examen de la figure 2, le séquenceur 29 engendre trois types de signaux - Des signaux du genre Fg (fig. 2 c) ; il s'agit d'une impulsion d'horloge F10 dont la place dans le temps par rapport au signal S est fixe. Une telle impulsion peut être engendrée à l'aide d'un compteur dont les sorties sont reliées aux entrées d'un décodeur ayant plusieurs sorties dont chacune est l'image d'une impulsion d'hor loge. En effet, chaque sortie du décodeur engendre une impulsion d'horloge lorsque le compteur est dans une position déterminée par le rang de la sortie du décodeur. Si donc, L'entrée de remise à zéro du compteur est alimentée par le signal S, la place de chaque signal à la sortie du décodeur est bien définie. II suffit donc de repérer cette place sur le chronogramme de la figure 2 et de choisir la sortie correspondante du décodeur. - Des signaux du type F7 (fig. 2 b) ; ils sont constitués par une impulsion commen çant à un instant précis par rapport au signal V et qui dure un temps correspon dant à X impulsions successives d'horloge. Une telle impulsion peut être engendrée par une simple bascule à l'entrée de laquelle on applique l'impulsion de début et qui est remise à zéro par application sur son entrée correspondante d'une impulsion de fin. Cans ces conditions, le signal engendré sur l sortie de ladite bascule cor respond bien au signal recherché. - Des signaux de tVpe F1 (fig. 2 d) qui correspondent à un train de Y impulsions d'horioge, dont @@ début a lieu aussi a un instant précis par rapport au signal S. Un tai train d'impulsions peut être engendré par une bascule suivie d'une porte ET don @a pren@ère entrée est connectée à la sortie de la bascule et dont la seconde entree est reliée à la sortie de l'horloge. La bascule engendre un signal carré du gen@@ F9 qui, appliqué à la seconde entrée de la prote ET, permet à cette dernière de l@@ser passer le signal d'horloge F10 pendant la période où la bascule est à un. La sortie de la porte ET engendre donc bien le signal recherché. Pour créer une redondance dans ie circuit de la figure 2 compris entre la sortie 21 du décompteur 17 et l'amplificateur 23 et assurer de cette manière un a'lumaye quel que soit l'état du calculateur ; on peut prévoir un système tel que celui iilustré à la figure 3. Suivant la figure 3, ce dispositif comprend un décompteur 49 prépositionné par construction a une valeur correspondani à l'angle minimal d'avance à l'allumage. L'entrée de préde@ermination 50 du décompteur 49 est connectée pour recevoir le signai S et son entrée d'horloge 51 reçoit le signal V. Sa sortie 52 est reliée, de même que la sortie 21 du décompteur 17, à l'amplificateur 23 par l'intermédiaire d'une porte OU 53. Une bascule 54 est initiallsée par le signai S sur son entrée 58 et reçoit sur son entrée 55 de remise à zéro soit le signal provenant de la sortie 21 du décompteur 17, soit le signal provenant de la sortie 52 du décompteur 49 par l'in termédiaire d'une porte OU 56. La sortie de la bascule 54 est connectée à l'entrée de blocage 57 du décompteur 49. Le fonctionnement de ce dispositif de sécurité est le suivant - initialisés en même temps, les deux décompteurs 17 et 49 sont décrémentés de la même façon. Si un signal apparaît à la sortie 21 du décompteur 17, il déclenche I'amplificateur 23 et provoque l'étincelle. Il remet à zéro la bascule 54 préalable ment initialisée par le signal S. Le décompteur 49 se trouve alors bloqué et prêt à agir en réponse au signal suivant. Si à cause d'un défaut du calculateur, le signal ne se manifeste pas sur la sortie 21 du décompteur 17 alors que l'angle d'avance minimal est atteint, un signal naît sur la sortie 52 du décompteur auxiliaire 49 et par la porte OU 53 déclenche l'étincelle permettant ainsi le fonctionnement du moteur. Ce même signal remet à zéro la bascule 54 bloquant ainsi le décompteur 49 jusqu'à l'impulsion S suivante. Dans le cas d'un moteur à quatre temps et quatre cylindres une impulsion S est fournie à chaque demi-tour de vilebrequin. REVENDICATIONS 1) Dispositif de commande électronique d'allumage pour moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile permet- tant de fournir à l'instant opportun un signal de commande pour l'actionnement de l'organe de puissance d'un circuit d'allumage électronique du type comportant : des capteurs disposés en po sition angulaire fixe autour de l'organe rotatif entraîné par le moteur et coopérant avec des moyens de repérage présentés par ledit organe ; un capteur de la pression dans la tubulure d'ad mission du moteur et un capteur de la température de l'eau de refroidissement du moteur ; un calculateur numérique associé à une mémoire morte dans laquelle sont inscrits de façon inalté rable les coefficients constants du calcul pour effectuer le calcul de l'angle d'avance à l'allumage A à chaque demi-tour de vilebrequin dans le cas d'un moteur à quatre temps et à qua tre cylindres en fonction de trois paramètres : la pression ab solue a dans la tubulure d'admission, la vitesse de rotation du moteur # et la température de l'eau de refroidissement T du moteur, si bien qu'à chaque demi-tour de vilebrequin le calcu lateur numérique calcule l'angle AV = AM - Ao (#) + #1 (P1 - Po).&alpha;;(#) - #2At équation dans laquelle BN est 11 angle d'avance maximale à l'allumage, - Ao (a) est une constante lisible dans la mémoire du calcula teur en fonction de la vitesse de rotation, - g est une constante qui a pour valeur éro Si la pression P dans la tubulure d'admission est inférieure à une valeur po fixe dépendant du type de moteur considéré et pour valeur un si p est supérieur à - &alpha;;(#) est une quantité lisible dans la mémoire du calcula teur en fonction de la vitesse de rotation #, - @2 est une constante qui a pour valeur zéro si la températu re T de l'eau de refroidissement est supérieure à une valeur prédéterminée T0 et pour valeur un si T est inférieure à 20, - Àt est une constante; comportant en outre une horloge et un séquenceur, caractériaé en ce que ledit séquenceur (29) est connecté par une première sortie (21) à une entrée (4) d'un premier multiplicateur de rythme binaire (3) connecté par une série d'entrées en parallèle à un capteur-convertisseur de oression (1) ; en ce que la sortie (F2) du premier multiplicateur de rythme binaire (3) est connectée z une entrée (F2) d'un se cond multiplicateur de rythme binaire (6) connecté apr une série d'entrées en parallèle (7) à ladite rémoire morte (8) qui est @lla-même connectée par une série d'entrées en parallèle (24) à un compteur (25) relié au capteur (32) relstif à l'organe mobile entraîné par le moteur (33, 34) ; en ce que ladite mémoire morte (8) est connectée par une série de sorties en parallèle (35) à un compteur-décompteur (9) connecté par une première entrée (11) au second Multiplicateur de rythme binaire (6) par l'intermédiai re d'un diviseur par M (10), par une seconde entrée (12) au cap teur de température (15) et par une entrée de prédétermination(36) audit séquenceur (29), en ce que les résultats du calcul sont disponibles sur les sorties du compteur-décompteur (9) et en ce qtie la mémoire morte (8) contient les coefficients constants AM - Ao (#) et &alpha;;(#) de l'équation donnant l'angle d'avance AV qui sont classés dans la mémoire en onction de la vitesse #. 2) Dispositif de commande électronique d'allumage suivant la reven dication 1, caractérisé en ce que le déclenchement de l'étincel le se fait après le décompte d'un angle AV en partant du signal correspondant à l'angle a.- et en ce sue cet angle est mesuré M avec une unité d'angle liée à la couronne du démarreur. 3) Dispositif de commande électronique d'allumage suivant la reven @ication 1 ou 2, caractérisé en ce @u'il utilise un premier cap teur pour fournir une impulsion tous les d &alpha; degrés sur la cou ronne du démarreur et un second capteur fournissant une impul sion correscondant à la valeur maximale AM de l'angle d'avance et en ce que l'angle d'avance est exprimé en demi-dents de couronne, c'est-à-dire en d &alpha;. 4) Dispositif de commande électronique 'allumage suivant la reven dication 1 caractérisé en ce vue les sorties du compteur-décom- teur (9) sont connectées en parallèle sur les entrées d'un pre mier décompteur (17) connecté : par une première autre entrée (18) audit capteur (32) de position angulaire ; par une seconde autre entrée (37) à une première bascule (2G) connectée (F6) en meme temps que ledit décompteur (17) audit séquenceur (29) par une troisième autre entrée (19) et par a sortie (21) à la sortie du calculateur (Sa) par l'intermédiaire d'un amplificateur (23) pour attaquer le générateur d'étincelle proprement dit. 5) Dispositif de commande électronique d'allumage suivant la reven dication 4 caractérisé en ce que le compteur-décompteur (9) et le compteur (25) associé à la mémoire morte (8) sont connectés res pectivement au capteur de température (15) et au capteur de posi tion angulaire (32) par l'intermédiaire de portes ET (13, 27) reliées par une seconce entrée (F5, F8) au séquenceur (29) et en ce que ledit séquenceur (29) est connecté par une première en trée (F10) à l'horloge (31) et par une seconde entrée (30) au capteur (32) associé à l'organe mobile entraîné par le moteur (34). 6) Dispositif de commande électronique élallumage suivant l'une quelconque des revendications 5, t et 5 caractérisé en ce qu'il comporte un second décompteur (49) connecté : en parallèle par une première entrée (51) sur l'entrée correspondante (18) du pre m@er décompteur (17) ; par une seconde entrée (57) à la sortie d'une seconde bascule (54) ; par une troisième entrée (50) en parallèle avec la second bascule (54, 58) et en parallèle sur la seconde entrée ou sé@uen@eur (29, 30) reliée au capteur (32) @@socié à l'organe mobi@e entraîné par le moteur (34), et en ce que ce second décompteur (45) est connecte, d'une part à une pre mière entré@ d'une première perte OU (53) interposée entre la @@@tie (21) du prender décompteur (17) et l'amplificateur (23) et, d' d'autre part, à une premiere entrée d'une seconde porte OU (56) @onnectée par sa seconde entrée à la sortie (21) du premier compteur (17) et par sa sortie à une seconde entrée (55) de la seconde bascule (54)