Brevet FR2457582A1 — publié le 19801219

L'invention se rapporte à la technique de l'allumage des moteurs à combustion interne, elle concerne plus précisé- ment un contrôleur électronique du type analogique permettant de modifier le point d'allumage du taslange air/carburant admis dans les cylindres du moteur, en fonction., notamment, de la vitesse de rotation du moteur. Dans un moteur à combustion interne, on peut considérer trois régimes de vitesse de rotation, si l'on exclut un quatrième régime correspondant aux survitesses de rotation pour lequel il existe des moyens spécifiques permettant d'éviter le fonctionnement du moteur dans ce régime dangereux pour la vie du moteur. Un premier régime de rotation correspond aux vitesses basses, incluant la vitesse minimale de démarrage du moteur, dans ce régime, le point d'allumage est fixe ; il est connu comme le point de calage statique qui se situe sensiblement au voisinage du Point Mort Haut (PMH) des pistons. Un second régime de rotation correspond aux vitesses de ralenti; dans ce régime, le point d'allumage doit être en retard sur le PMH des pistons, ceci est notamment le cas des moteurs alimentés pour réduire le taux de pollution des gaz d'échappement. Enfin, un troisième régime de rotation correspond aux vitesses de croisière du moteur pour lequel le point d'allumage doit être en avance sur le PMH des pistons. Des controleurs électroniques d'allumage sont connus et sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevet français n 76.22835 et n0 76.38128. Un contr81ear d'allumage électronique pour moteur àcombus- tioninterneest un organe qui permet de faire varier automatiqRemenlle point d'allumage, ou de façon équivalente, l'instant d'allumage du mélange air/carburant introduit dans les cylindres du moteur en fonction de la grandeur de certains paramètres physique3 représentatifs des conditions de fonctionnement du moteur, notam- ment, la vitesse de rotation et la charge du moteur. l'e contrô leur d'allumage délivre des signaux de commande à un générateur de signaux en impulsions très haute tension (THT) relié aux bougies d'ignition par l'intermédiaire d'un distributeur. Un contrôleur électronique d'allumage double canal, selon l'art antérieur, comporte deux canaux dont le fonctionnement s'exclut mutuellement de façon automatique, en fonction de la vitesse de rotation du moteur : un premier canal activé pendant le régime de croisière du moteur et un second canal activé pendant le régime de démarrage et de ralenti du moteur, incluant les premier et second régimes définis précédemment. Les signaux d'entrée du contrôleur sont fournis par deux capteurs de position des pistons : un premier capteur qui délivre des signaux en impulsions en avance de phase sur le PMH des pistons, ce décalage de phase correspondant à l'avance à l'allumage maximale susceptible d'hêtre commandée, et un second capteur qui délivre des signaux en impulsions sensiblement en phase avec le PMH des pistons, correspondant au point d'allumage statique du moteur. La fonction du premier canal est de retarder électroniquement les signaux du premier capteur selon un programme établi dépendant des caractéristiques du moteur considéré. La fonction du second canal est de transférer directement, sans retard, les signaux fournis par le second capteur, uniquement pendant la phase de démarrage et le régime des faibles vitesses de ralenti. I1 a déjà été proposé des contrôleurs d'allumage comportant un troisième canal activé pendant les périodes de temps correspondant au second régime de rotation ou régime ralenti, défini précédemment. Pour ce faire, on dispose d'un troisième capteur de position des pistons qui délivre des signaux en impulsions en retard sur le point d'allumage statique. On discrimine la plage des vitesses de rotation correspondant à ce second régime et on transfère directement, sans retard, à la sortie du eontrôleur, les signaux fournis par ce troisième capteur. L'inconvénient de cette solution réside dans le fait qu'il est difficile de disposer physiquement un troisième capteur à proximité du second capteur, étant donné que le décalage angulaire de ces deux capteurs est de quelques degrés, un autre inconvénient est l'accroissement du coat correspondant à l'adjonction d'un troisième capteur, et une augmentation de la complexité des liaisons électriques entre le moteur et l'entrée du contrôleur dtallumage le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités de la solution proposée par l'art antérieur. Pour atteindre ce but, un contrôleur d'allumage selon l'invention comporte des moyens électroniques permettant d'élaborer des signaux de sortie dont la phase est en retard sur le PMH des pistons dans l'intervalle des vitesses de rotation correspondant au régime de ralenti du moteur À cet effet, un contrôleur d'allumage pour moteur à combustion interne, comprenant deux canaux dont le fonctionnement s'exclut mutuellement, en fonction de la vitesse de rotation du moteur, un premier canal incluant, notamment, un dispositif de retard électronique, relié à un premier capteur de la positiondes pistons et un second canal relié à un second capteur de la position des pistons inclut des moyens électroniques permettant de discriminer le régime de ralenti. du moteur et de décaler d'un angle fixe prédéterminé les signaux d'entrée E1 fournis par le premier capteur de position des pistons du moteur; pour ce faire, le premier canal est rendu actif pendant les périodes de temps correspondant aux régimes de ralenti et de croisière du moteur, tandis que le second canal est rendu actif pendant les périodes de temps correspondant aux phases de démarrage et aux basses vitesses de rotation du moteur. D'autres caractéristiques et avantages apparattront dans la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent, à titre illustratif mais nullement limitatif, un mode de réalisation de l'invention sur ces dessins - la Figure la représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un controleur électronique d'alluMage double canal, selon l'art antérieur - la figure lb représente la forme d'onde des principaux signaux du contr81eur de la figure la en fonction de la position des pistons du moteur - la Figure 2a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un controleur électronique d'allumage comportant, selon l'invention, des moyens permettant de retarder d'une valeur fixe prédéterminée, le point d'allumage, dans une plage de vitesse de rotation prédéterminée - la Figure 2b represente,la forme d'onde des principaux signaux du controleur de la figure 2a, en fonction de la vitesse de rotation du moteur - la Figure 2c représente la forme d'onde des principaux signaux du controlear de la figure 2a, en fonction de la position des pistons - la Figure 3 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, des moyens permettant dlinhiber l'avance négative à l'allumage lorsque la charge du moteur se situe à une valeur élevée - la Figure 4a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, une variante de réalisation d'un discriminateur de vitesse de rotation - la Figure 4b représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un arrangement de circuits mettant en oeuvre des discriminateurs tels que representés sur la figure 4a permettant de commuter, d'une part, le fonctionnement des premier et second canaux, et, d'autre part, le signal de commande dudispositif de retard électronique disposé dans le premier canal. La Figure la représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un contrôleur électronique d'allumage double canal du type analogique. Les signaux d'entrée du contrôleur sont délivrés par deux transducteurs, non représentés sur la figure a ; un transducteur de la position des pistons comprenant un premier capteur qui délivre des signaux en impulsions E1 et un second capteur qui délivre des signaux en impulsions E2 et un transducteur de la charge du moteur relié à la tubulure d'admission du moteur, ce transducteur délivre un signal continu Vp proportionnel à la dépression dans la tubulure d'admission. le contrôleur comprend les éléments suivants - un convertisseur fréquence/tension 1 qui reçoit l'un des signaux d'entrée 21 ou E2 et qui délivre un signal continu de sortie VN proportionnel à la vitesse de rotation du moteur, - un discriminateur des régimes de vitesse de rotation du moteur constitué par un comparateur de tension 2 relié au convertisseur fréquence/tension et à une source continue de référence Vx correspondant à la vitesse de transition Nx des régimes basses et hautes vitesses de rotation, - un commutateur électronique, constitué par deux portes logiques du type "ET", une première porte logique 3 qui reçoit les signaux d'entrée E1 et une seconde porte 4 qui reçoit les signaux d'entrée 32 les entrées communes de ces portes sont reliées à la sortie du comparateur de ten sion, l'entrée de la porte 4 tétant par l'intermédiaire d'un dispositif inverseur 5, - un moyen permettant de retarder les signaux d'entrée E1 comportant en série un générateur de rampe 6 et un compa rateur da tension 7, - un moyen permettant de commander l'angle d'avance à l'allu mage comprenant : deux générateurs de fonctions, un géné rateur de fonctions 8 relié au convertisseur fréquence/ten sion, un générateur de fonction 9 qui reçoit le signal d'entrée Vp, et un additionneur 10, relié à la sortie des des générateurs de fonction 8 et 9, cet additionneur délivre un signal continu de sortie V à l'entrée de référence du com parateur de tension 7, - une porte logique 11 du type "OU" reliée, d'une part, à la sor tie du comparateur de tension 7 et à,la sortie de la porte 4, cette porte 11 délivre des signaux en impulsions E16 à un géné rateur de signaux en impulsions THT, non représenté sur la figure la. On décrira maintenant le fonctionnement du contrôleur de la figure la, en regard de la figure lb qui représente les formes d'ondes des principaux signaux en fonction de la phase de la position des pistons. Sur la figure lb, les signaux d'entrée 21 sont fournis avec un angle d'avance fM par rapport au PMH des pistons du moteur, les signaux d'entrée E2 sont fournis avec un angle d'avance ou de retard O correspondant à l'angle de calage statique. Lorsque le régime de rotation du moteur est situé dans les basses vitesses de rotation, en deçà de la valeur Ng, le signal de sortie du comparateur de tension 2 est au niveau bas, et la porte logique 4 transfère directement les signaux d'entrée E2 à la sortie de la porte 11, ceci correspond au fonctionnement du second canal. Inversement, lorsque le régime de rotation du moteur est situé dans les hautes vitesses du moteur au-delà de la valeur Ng, le signal de sortie du comparateur de tension 2 est au niveau haut et la porte logique 3 transfère les signaux d'entrée E1 au moyen permettant de retarder ces signaux en fonction de la grandeur du signal de commande Vf . Be générateur de rampe 6 délivre un signal de rampe VR qui peut varier entre une valeur initiale VO et une valeur sensiblement nulle; la pente dVR / d de ce signal de rampe est indépendante de la vitesse de rotation du moteur, puisqu'elle est contrôlée par le signal VN dont la grandeur est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, la valeur instantanée du signal VR est comparée à la valeur du signal de commande V et à l'instant de l'égalité de ces deux signaux, le générateur de rampe est repositionné à la valeur initiale VO; il en résulte, à la sortie du comparateur 7, un signal en impulsion qui donne naissance aux signaux de sortie E en impulsions.La phase de ces signaux E est en avance d'un angle À par rapport au PMH des pistons, ce qui correspond à un angle de retard R introduit par le dispositif de retard commandé électroniquement par le signal de commande V de l'angle d'avance à l'allumage. La figure 2a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un contrôleur électronique d'allumage double canal, dans lequel sont inclus, selon l'invention, des moyens permettant de retarder le point d'allumage à l'intérieur d'une plage prédéterminée des vitesses de rotation du moteur. Sur cette figure 2a, les éléments portant les références 1 à 11 ont été décrits antérieurement, les seules différences étant : d'une part, que la tension de référence du comparateur de tension est une tension V1 correspondant à la limite inférieure N1 de la plage des vitesses de rotation pour lesquelles on souhaite retarder le point d'allumage d'un angle m par rapport au PMH des pistons et, d'autre part, que la pente du signal de rampe VR est fixée à une valeur inférieure à celle indiquée précédemment. Bes moyens permettant de retarder le point d'allumage à l'intérieur d'une plage prédéterminée (tu1) des vitesses de rotation du moteur sont - un discriminateur de vitesse de rotation constitué par un comparateur de tension 12 relié au convertisseur fréquence/ tension 1 et à une source de tension de référence V2 corres pondant à la limite supérieure 2 de la plage des vitesses de rotation pour lesquelles on souhaite retarder le point d'allumage du moteur, - un circuit logique, constitué par une porte logique 13 du type "NON-OU" ,relié à la sortie du comparateur de tension 12 et à la sortie du comparateur de tension 2, par l'intermé diaire d'un dispositif inverseur 14, - un commutateur 15 à deux positions ; commandé par le signal de sortie de la porte 13, ce commutateur comporte une première entrée reliée à la sortie de l'additionneur 10 et une seconde entrée reliée à une source de référence Vm correspondant à la valeur de l'angle Dm dont on veut retarder le point d'allu mage du moteur. I1 faut noter que le générateur de fonctions 9 et, par voie de conséquence, 11 additionneur 10 sont des éléments facultatifs. On décrira maintenant le fonctionnement du contrôleur de la figure 2a en regard des figures 2b et 2c qui représentent, respectivement, les formes d'ondes des principaux signaux en fonction, soit de la vitesse de rotation N du moteur, soit en fonction de la position (phase ) des pistons du moteur. L'amplitude du signal de sortie VN du convertisseur fréquence/tension est proportionnelle à la vitesse de rotation N du moteur, pour des valeurs N1 et N de la vitesse de rotation correspondent respectivement des valeurs V1 et V2 du signal V. Pour des valeurs de la vitesse de rotation du moteur inférieures à la valeur N1 le signal de sortie I du comparateur de tension 2 est au niveau bas ; pour des valeurs de la vitesse de rotation du moteur inférieures à la valeur N2, le signal de sortie J du comparateur de tension 12 est au niveau bas ; pour des valeurs de la vitesse de rotation du moteur comprises entre les valeurs N1 et N2, le signal de sortie de la porte 13 est au niveau haut, ce qui a pour effet de transférer la tension Vm à l'entrée de référence du comparateur de tension 7. le signal de commande ) peut avoir : une valeur indéterminée entre la vitesse de rotation nulle et la vitesse de rotation de valeur N1, la valeur Vm entre les valeurs 5 et N et une valeur V (N) au-delà de la vitesse de rotation N2, sur la figure 2a, la courbe VX (N) a été représentée pour une.valeur particulière de la tension V représentative de la charge du moteur. p Si l'on se reporte maintenant à la figure 2c, on peut voir que la pente du signal de rampe est fixée de manière que la valeur V corresponde à un angle de phase négatif m par rapport au PMH des pistons, de sorte que la phase des si gnaux de sortie Eat dans la plage des vitesses de rotation comprises entre les valeurs N1 et N2, soit égale à une valeur fixe prédéterminée Xm. Le fonctionnement du contrôleur en deçà de la vitesse de rotation N1 du moteur et au-delà de la vitesse de rotation N du moteur, reste identique à celui décrit précédemment. Dans la pratique, il peut être souhaitable de prendre en compte la valeur de la charge du moteur et d'inhiber le retard à l'allumage lorsque la charge du moteur est relativement importante dans la plage (N1 -N2) des vitesses de rotation. l'a figure 3 représente un mode de réalisation d'un moyen permettant d'inhiber le mode de fonctionnement avec une avance négative du point d'allumage ; ce moyen d'inhibition comprend les éléments suivants - un discriminateur de la charge du moteur constitué par un comparateur de tension 16, dont une entrée reçoit le signal Vp représentatif de la charge du moteur et l'autre entrée est reliée à une source continue de référence Vz correspon dant à la transition entre les valeurs faible et élevée de la charge du moteur, - une porte logique 17 du type ET insérée entre la sortie de la porte 14 et le commutateur 15 décrits précédemment, l'entrée de commande de cette porte 17 étant reliée à la sortie du comparateur de tension 16. Be fonctionnement de ce circuit d'inhibition est le suivant : lorsque la valeur de la charge du moteur est importante, le signal de sortie du comparateur de tension 16 est au niveau bas et inhibe le transfert du signal de sortie de la porte 13, le contrôleur opère alors selon deux modes correspondant l'un au régime des basses vitesses de rotation, l'autre au régime des hautes vitesses de rotation, comme décrit précédemment. Un discriminateur de vitesse de rotation peut être réalisé de manière différente de celle représentée sur la figure 2a, lorsque l'on dispose d'un transducteur de position des pistons comprenant deux capteurs qui délivrent des signaux synchrones 21 et E2 déphasés angulairement l'un par rapport à 11 autre. La figure 4a représente, sous la forme d'un schéma synoptique, une variante de réalisation du discriminateur de vitesse de rotation du moteur décrit à la figure 2a. Ce discriminateur comprend, connectés en série - une bascule monostable 18 déclenchée par les signaux en impul sions E1, la duree de basculement TB de cette bascule est proportionnelle au décalage angulaire entre les signaux E1 et E2 et inversement proportionnelle à la vitesse de rota tion N. correspondant à la vitesse de rotation de transition entre les valeurs inférieure et supérieure des vitesses de rotation - un échantillonneur 19 commandé par les signaux en impulsions E2 fournis par le second capteur de position des pistons, cet échantillonneur peut être constitué, par exemple, par une bascule du type D. La figure 4b représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode deréalisation d'un arrangement de cir cuits, mettant en oeuvre un discriminateur tel que représen té à la figure 4a, permettant, d'une part, de commuter le fonctionnement des deux canaux et, d'autre part, de commander le commutateur 15 du signal V appliqué au dispositif de retard disposé dans le premier canal.Cet arrangement de cir cuits comprend - une première et une seconde bascules monostables 18a et 18b déclenchées par les signaux d'entrée E1 en impulsions, la durée de basculement QB de ces bascules étant égale respec tivement à K/N1 et E/N2 où K est un facteur de propor tionnalité fonction de l'angle de déphasage M entre les signaux E1 et E2 et N1 et N2 respectivement les valeurs inférieure et supérieure des limites du régime de ralenti du moteur, - un premier et un second échantillonneur 19a et 19b, commandés par les signaux E2. La sortie de ces échantillonneurs est reliée, d'une part, aux entrées de la porte logique 13 et, d'autre part, à 11 entrée du commutateur constitué par les portes 3 ét 4. D'autres types de discriminateur de vitesse de rotation peuvent être envisagées, par exemple, des discriminateurs numériques constitués par un compteur synchronisé par les signaux E1 et/ou E2 et incrémentés par un signal d'horloge à fréquence fixe, comme connu en soi. A titre illustratif, on peut indiquer un ordre de grandeur quantitatif de la valeur des principaux paramètres cités : l'angle d'avance maximal à commander peut être de l'ordre de 90 à 60 degrés, l'angle de retard (avance négative) m peut être d'environ 5 degrés, l'angle de calage statique de plus ou moins quelques degrés, l'étendue du régime de ralenti du moteur peut se situer entre la limite inférieure N1 = 700 t/min. et N = 1000 t/min. ; toutefois, il faut const dérer que les valeurs numériques de ces différents paramètres sont dictées par les caractéristiques du moteur considéré. L'invention, telle qu'elle vient d'etre décrite n'est pas limitée au mode de réalisation représenté sur les dessins elle peut comporter d'autres variantes selon le type des circuits logiques utilisés et le type de logique, négative ou positive, mise en oeuvre. Un contrôleur selon l'invention permet de synchroniser le ou les générateurs de signaux en impulsions THT appliquées aux bougies d'ignition disposées dans les cylindres du moteur. Be transducteur de position des pistons peut être accouplésoit au vilebrequin, soit à l'arbre de distribution du moteur. Les moyens de distribution des signaux en impulsions THT aux bougies d'ignition peuvent être du type électro-mécanique ou du type électronique. L'invention trouve des applications dans les moteurs à combustion interne, notamment dans les moteurs destinés à équiper les véhicules automobiles. REVENDICATIONS 1. Contrôleur électronique d'allumage pour moteur à combustion interne, du type comprenant deux canaux : un premier canal incluant, notamment, un dispositif de retard électronique et un second canal, le fonctionnement de ces deux canaux s'excluant mutuellement en fonction de la vitesse de rotation du moteur et l'entrée de chacun de ces deux canaux étant reliée respectivement à la sortie d'un premier et d'un second capteur de position des pistons du moteur, contrôleur caractérisé en ce qu'il comprend - un premier discriminateur de vitesse de rotation centré sur la limite inférieure du régime de ralenti du moteur, - un second discriminateur de vitesse de rotation centré sur la limite supérieure du régime de ralenti du moteur, - un circuit logique de comparaison dont les entrées sont respectivement reliées à la sortie du premier et second discriminateur de vitesse de rotation, - un commutateur dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du circuit logique précédent, ce commutateur compor- tant deux entrées : une première entrée qui reçoit un signal de commande de l'angle d'avance à l'allumage, et une seconde entrée reliée à une source de tension continue, et une sortie reliée au dispositif de retard électronique de premier canal, et en ce que le premier canal est activé pendant les régimes de ralenti et de croisière du moteur et le second canal est activé pendant les phases de démarrage et de basses vitesses de rotation du moteur. 2. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins l'un des discriminateurs de vitesse de rotation comporte, connectés en série : un convertisseur fréquence/tension relié à l'un des deux capteurs de position des pistons et un comparateur de tension dont l'entrée de référence est reliée à une source de tension continue. 3. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moins l'un des discriminateurs de vitesse de rotation comporte, connectés en série : une bascule monostable déclenchée par le signal de sortie du premier capteur de position des pistons et un circuit échantillonneur dont l'entrée d'échantillonnage reçoit le signal de sortie du second capteur de position des pistons. 4. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit logique de comparaison est constitué par une porte logique. 5. Contrôleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen permettant d'inhiber la commande du commutateur en fonction de la charge du moteur. 6. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il est équipé d'un contrôleur selon l'une des revendications 1 à 5.