Brevet FR2478213A1 — publié le 19810918

La présente invention a trait à un dispositif ser- vant à la commande automatique, en fonction de la charge, de l'avance à l'allumage de moteurs à essence à quatre temps à carburateur. Le dispositif est réalisé de telle sorte qu'en fonction de la charge du moteur, parmi les dsux caracté- ristiques d'avance à l'allumage parallèles entre elles, on utilise la caractéristique en vue de la commande du dispo- sitif d'allumage classique transistorisé, thyristorisé ou équipé d'un dispositif accumulateur. La première caracté- ristique d'avance à l'allumage part de l'avance à l'alluma- ge fondamentale proposée par le fabricant, tandis que l'au- tre exerce un effet dans le cas d'une avarice à l'allumage de plus glrande valeur. La première caractéristique est uti- li.sée par le dispositif dans le cas de charges élevées, par exemple dans un véhicule dans le cas d'une montée proloingeé ou lors dtune accéleration., tandis que l'autre est utilisée dans le cas d'une charge partielle ou dens le tas d'une mar- che à vide forcée. Il est un fait connu depuis longtemps que le be- soin d'une avance à l'allumage dans le cas de moteurs à es- sence varie non seulement en fonction de la vitesse de ro- tation, mais également de la charge. Les régulateurs d'a- vance à l'allumage équipés d.'une masselote, utilisés depuis plusieurs dizaines d'années et qui ont fait leurs preuves, utilisent dans le cas d'une pleine charge du moteur la ca- ractéristique de vritesse de rotation de l'avance à l'alluma- ge demandée, avec une pondération fractiornnaire. On a con- sidéré la caractéristique idéale qui est approchée par la masselote, afin de la convertir par calcul en une caracté- ristique "demi-durée de combustion/vitesse de rotation" me- surée depuis le point d'allumage jusqu'au point mort haut, et on est parvenu à la conclusion que le temps de combustion varie pratiquement à peine en fonction de la vitesse de ro- tation. La réalisation de la caractéristique d'avance à l'allumage idéale pose le problème de pouvoir obtenir une combustion aussi symétrique que possible par rapport au point mort haut.- Cependant le temps de combustion, qui est obtenu de cette façon dans la caractéristique idéale, concorde, lorsque le papillon des gaz est complètement ou- vert, avec la durée de la combustion se produisant dans le moteur et dépend dans une plus faible mesure de la vi- tesse de rotation. Dans le cas d'une ouverture partielle du papillon des gaz, le rendement dit volumétrique du moteur diminue presque linéairement à vitesse de rotation croissante, ce qui entraîne la modification de la durée de combustion. Pour une vitesse de rotation statique prédéterminée, dans le cas de la brusque ouverture du papillon des gaz, c'est- à-dire dans le cas d'une accélération brutale, le rendement volumétrique croit brusquement, le remplissage du cylindre s'améliore et la durée de combustion devient plus brève. Dans ce cas, l'apparition d'une combustion détonante, le "claquement" du moteur peut être perçu. L'accélération brusque, la charge élevée sont de- puis longtemps prises en considération dans le cas de mo- teurs tendant à une combustion détonante, par la mise en oeuvre de régulateurs d'avance à l'allumage à vide. Le rôle de ces régulateurs est d'empocher le claquement et leur action est limitée à cette unique fonction. La ten- dance au claquement constitue cependant la particularité de la réalisation du moteur, qui dépend de la configuration de la tête de cylindre et du tube d'aspiration, éventuelle- ment du carburateur, mais ne caractérise pas tous les mo- teurs à quatre temps. Ces derniers temps, selon le développement de l'é- lectronique et de l'alimentation en carburant par injection d'essence, de nouvelles possibilités d'accroissement du rendement des moteurs ont été offertes, l'attention s'est portée sur le besoin d'un allumage en fonction de la charge. On pourrait prouver que la durée de combustion varie en fonction de la charge. Si ceci est le cas, le problème de l'avance à l'allumage consiste à modifier l'angle de l'avance à l'allumage en fonction du temps de combustion ou de la charge. De cette façon, il peut se produire que pour une vitesse de rotation donnée, l'instant idéal de l'allumage soit différent selon la charge. Il existe de nombreuses déterminations qualitatives, pour établir la caractéristique d'avance à l'allumage en fonction pa- reillement de la vitesse de rotation et de la charge, plus simples, que de définir cette caractéristique avec précision, ou de l'engendrer. Lors de l'enregistrement et de la génération d'une telle caractéristique, la mesu- re de la charge constitue le problème le plus important. La charge doit être définie de telle sorte que celle-ci conduise à la mesure de paramètres moteur, qui peuvent être mesurés sans difficultés. Dans un véhicule automobile, on peut savoir, à propos d'un moteur surchargé, lorsque le papillon des gaz du carburateur est plus largement ouvert qu'il ne serait nécessaire pour la vitesse de rotation donnée, dans le cas du poids global nominal. En d'autres termes, à cha- que ouverture du papillon des gaz est associée, dans le cas d'un déplacement sur une surface horizontale, une vi- tesse de rotation maximale. Si la vitesse de rotation est plus faible que celle qui serait provoquée par l'ou- verture du papillon des gaz, le moteur se trouve dans une montée ou une accélération se produit, c'est-à-dire qu'il est sérieusement surchargé; si cependant la vitesse de rotation correspond à l'ouverture du papillon des gaz ou même est plus élevée, le moteur tourne en marche à vide partiellement chargé ou en marche à vide forcée. La différence entre la vitesse de rotation stati- que associée à l'ouverture du papillon des gaz et la vi- tesse de rotation réelle est caractérisante pour la char- ge et son ordre de grandeur. Afin de pouvoir mesurer la charge, la connaissance du degré d'ouverture du papillon des gaz, de la vitesse de rotation et d'une fonction les liant entre eux enregistrable dans des conditions de fonctionnement constantes, est indispensable. La mesure ou la mise en mémoire des trois facteurs mentionnés est techniquement possible, mais les conclu- sions à tirer à fréquence élevée et pour intervenir par modification de l'instant d'allumage n'est possible qu'à l'aide d'un calculateur. Ces derniers temps, de nombreux exemples de système d'allumage et d'alimentation en car- burant commandé par microcalculateur ont été connus. Le prix de tels systèmes est cependant élevé et bien que ceux-ci fonctionnent de la façon la plus fiable possible, un retour au mode de fonctionnement classique est pres- que impossible. Afin de pouvoir simplifier la commande de l'allu- mage et d'obtenir la fiabilité maximale de fonctionnement, les essais ont dû s'orienter sur d'autres voies. Dans la demande de brevet en Allemagne Fédérale DAS 2.316.031 (Nissan Motor Co. Ltd, Japon), est décrite une solution à l'aide de laquelle l'instant d'alluma&e des moteurs à combustion interne peut être déterminé à l'a- vance. Le dispositif contient des unités de calcul élec- troniques qui engendrent un signal proportionnel à la vites- se de rotation. En vue de la génération de signaux de commande nécessaires à la fixation de l'instant d'allu- mage, on utilise la vitesse du moteur et la position du papillon des gaz. L'inconvénient du système mentionné réside dans le fait que l'instant de l'allumage ne peut être déter- miné avec précision que pour une modification faible de la vitesse de rotation de l'arbre principal. Dans le cas d'une charge plus élevée et dans le cas d'une plus grande fluctuation de la vitesse de rotation, la préci- sion du fonctionnement du dispositif n'est pas satisfai- sante. Un dispositif reposant sur un principe analogue est décrit dans la demande de brevet en Allemagne Fédérale DAS 2.013.703 (Robert Bosch GmbH). La vitesse de rota- tion caractéristique pour le fonctionnement du moteur et la position du papillon des gaz commandent les générateurs de fonction à caractéristiques réglables, qui sont à leur tour reliés à un comparateur; pour un rapport prescrit, en particulier dans le cas de la concordance de deux si- gnaux d'entrée du comparateur, l'allumage est déclenché. Un générateur d'impulsions est incorporé au dispositif, à l'entrée duquel sont raccordés le circuit de mémoire et le circuit de sommation. Dans le brevet américain 3.718.126, est décrit pereillement un agencement de circuit realisant un zrégla- ge de l'allumage0 En ce qui concerne la structure et le but, est spécifié ici un agencement de circuit qui a pour objet d'abaisser la teneur en oxyde d'azote dans les gaz de combustion d'un moteur à combustion interne. La coma mande s'effectue ici selon lez signau captés en fonction des caractéristiques du moteur, la vitesse de rotation, la charge du moteur et la température de celui-ci, la position de la boite de vitesse, avec des signaux engen- drés dans un cirouit électronique compliqué. Des solutions sensiblement plus perfection- nées sont décrites dans les brevets américains 4.005.688 et 3.930.474 (Toyota). Ces deux brevets décrivent des systèmes servant à la commande de l'allumage, qui se différencient sensiblement à peine l'un de l'autre, dans lesquels l'allumage ne s'effectue que pour une tempéra- ture de moteur prédéterminée et l'allumage est retardé au-dessus de cette température. L'enroulement primaire et l'enroulement secondaire du dispositif sont raccordés aux bougies d'allumage, la source de courant étant reliée a l'enroulement primaire. Le doigt de contact est monté en série avec l'enroulement primaire et la source de cou- rant,et simultanément les doigts de contact montés en pa- 6 2478213 rallèle se raccordent en un montage série de l'enroule- ment primaire et de la source de courant, de telle sorte que les deux doigts de contact soient disposés de façon appropriée dans une position préalablement choisie de l'angle de rotation de l'arbre principal. Les capteurs de température du dispositif déli- vrent sous l'action du couple de rotation des signaux pro- portionnels à la température du moteur. Le dispositif en- gendrant les étincelles d'allumage est disposé entre le capteur de température et le doigt de contact, qui, dans le cas d'un niveau de signal discret, interrompt le tra- jet du courant d'alimentation sous l'action de signaux apparaissant à la sortie des capteurs de température. Ces dispositifs exigent d'une partla mise en oeuvre de cir- cuits électroniques compliqués par ailleurs ceux-ci sont influencés par la température du moteur. L'invention a pour but de réaliser une commande d'avance à l'allumage également fonction de la charge, qui assure une meilleure combustion du carburant, mais, par suite de sa structure simple, puisse être fabriqué à bon marché, soit fiable et permette une association avec les systèmes d'allumage et d'alimentation en carbu- rant classiques. L'invention repose sur la connaissance de ce que pour que la régulation d'avance à l'allumage prescrite par le constructeur pour un moteur fortement chargé soit pleine- ment satisfaisante dans le cas de charges partielle, une avance à l'allumage dépassant une avance à l'allumage fondamentale proposée par le constructeur, partant de la caractéristique vitesse de rotation-avance à l'allumage parallèle précitée, serait souhaitable, qui puisse être réalisée avec un second doigt de contact monté sur la mô- me plaque d'assise du doigt de contact, car sur l'arbre de distribution, des cames d'interruption sont prévues en nom- bre pair. Ceci signifie que la came se trouvant en vis-à- vis de celle en fonctionnement sur l'arbre de distribu- tion peut être utilisée en vue de la génération de la seconde caractéristique décalée parallèle, lorsque sur la même plaque d'assise, est disposé un second doigt de contact décalé de plus de 1800 par rapport au doigt de contact initial et lorsque la séquence de manoeuvre du système d'allumage au moyen d'un des doigts de con- tact est fonction de la charge. Dans le sens de ce qui précède, seuls deux états de fonctionnement distingués: un fonctionnement accéléré en montant et un fonctionne- ment non accéléré en descendant. Si l'on désire par conséquent accélérer le moteur ou maintenir la vitesse de rotation antérieure au cours d'une montée, le papillon des gaz doit être plus largement ouvert. Cet état représente l'état chargé du moteur. L'état chargé du moteur peut être détecté par le fait qu'on perçoit l'enfoncement de la pédale d'accélérateur; dans ce but un interrupteur à pression pneumatique ou hydrau- lique convient le mieux. Par conséquent, l'invention concerne une commande automatique, en fonction de la charge, de l'avance à l'al- lumage de moteurs à essence à quatre temps à carburateur, qui peut être caractérisée par le circuit de commande sé- lectionnant la caractéristique d'avance à l'allumage et les deux interrupteurs ou émetteurs de signaux magnétiques s'y raccordant, ces derniers étant actionnés au moyen d'un régulateur combiné à une masselote et à-une dépression, ou seulement à une masselote, et entre les signaux exis- tant une différence angulaire mesurée lors de la rotation de l'arbre principal, qui correspond à la différence an- gulaire entre le besoin d'avance à l'allumage du moteur chargé et du moteur non chargé. L'invention est expliquée ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation avantageux, en regard du dessin annexé dont la figure unique représente la structure de la commande d'avance à l'allumage. 8 2478213 A la pédale d'accélérateur est reliée la tige 1 qui se trouve en liaison d'entraînement avec le bras ac- tionnant le papillon des gaz. La tige 1 est réalisée de sorte qu'elle peut déplacer le contact d'un interrupteur K dans deux positions. Dans une position, le contact éta- blit la liaison avec le contact mobile Kl, tandis que dans l'autre position la liaison est établie avec le contact mobile K2. Dans ce but, le contact de l'interrupteur est monté sur un prisme métallique 2 pouvant se déplacer dans les deux sens, guidé horizontalement, dont une extrémité est reliée directement à la pédale d'accélérateur, tan- dis que l'autre extrémité est à la masse. Au-dessus du prisme métallique mentionné, est disposé un autre prisme 3, avantageusement en matière plastique, dont la partie médiane est creusée et sur les parois latérales de l'é- videment est fixé, de façon en soi connue, un contact mobile K1, K2, respectivement. La force de pression P de valeur préalablement choisie exerce sur le second prisme 3 un effet qui peut également être obtenu de façon en soi connue avec une charge par poids ou d'une autre manière (ainsi par exem- ple avec un cylindre à piston). Le contact mobile Kl est relié à l'entrée -du générateur de signaux à relais J2, tandis que sa sortie est raccordée au pôle approprié de la source de courant. Simultanément, le contact mobile K2 est relié à l'entrée d'un autre générateur de signaux à relais J2, dont la sortie, réunie à la sortie dugénérateur de signaux à relais JI, est également reliée à la source de courant d'a- limentation. Le générateur de signaux à relais Jl relié au con- tact mobile KI, qui est constitué essentiellement par un relais électromagnétique, comporte un contact fixe 4, le contact mobile 5 associé au contact fixe étant relié à un autre contact mobile 6, qui établit la liaison avec un contact fixe 7 mis à la masse. Le générateur de signaux à relais J2 comporte un contact mobile qui forme avec le contact 8 une paire de contacts, tandis que le contact 8 est relié au contact de l'autre paire 9 associée au générateur de signaux à re- lais J1; en outre, l'autre contact 10, établissant une liaison avec le contact 9, est relié à la masse. Entre les contacts 11 de la plaque d'assise MA des doigts de contact M1 et M2, pénètre un contact mobile 12, qui est relié à l'ensemble d'allumage M. Le relais ID et les paires de contact forment conjiointement le disposi- tif de circuit de commande V. Le mode d'action du dispositif est le suivant: Lors de l'enfoncement de la pédale d'accéléra- teur, la tige 1, qui est reliée directement au bras ac- tionnant le papillon des gaz, déplace le prisme inférieur 2. Dans ce cas, l'interrupteur établit la liaison avec le contact K2, car les deux pririmes se déplacent simulta- nément et dans le même sens, à la différence cependmant que le mouvement du prisme supérieur 3 dans le même sens, est retardé par rapport au déplacement du prisme inférieur 2, par suite de l'action de la force P. Cet effet de freinage est suffisant pour la manoeuvre de l'interrup- teur K. Au cas o la pédale force le prisme inférieur 2 à se déplacer dans le sens opposé, le contact de lain- terrupteur K est relié à l'autre, c'est-à-dire au contact K1. Dans ce cas, le signal provenant du contact K1 est délivré au circuit de commande VO De cette façon, on ob- tient la possibilité que la tige 1 reliée au bras ac- tionnant le papillon des gaz enregistre les deux états de fonctionnement de l'interrupteur K en n'importe quel point de sa course, en fonction du sens de déplacement de la pédale d'accélérateur. En raison de la commande de l'interrupteur K, les générateurs de signaux à relais Jl et J2 fonctionnent comme deux mémoires d'état. Lorsque par suite de la fermeture de la paire de contacts, le contact Kl est commuté à la masse, le générateur de si- gnaux à relais JI est attiré et demeure, par l'intermé- diaire de son propre contact mobile et de tout contact du générateur de signaux à relais J2 se trouvant au re- pos, dans cet état jusqu'à ce que le générateur de si- gnaux à relais JI soit attiré par l'intermédiaire de son contact se trouvant au repos. Les deux générateurs de signaux à relais JI et J2 conservent par conséquent en mémoire les informations né- cessaires à la détermination de l'état chargé ou non char- gé du moteur. De cette façon, grâce à l'application ana- logue de chaque contact mobile les signaux les plus appro- priés obtenus par les doigts de contact sont délivrés au dispositif d'allumage. Comme il ressort de la figure, les doigts de con- tact Ml et M2 sont actionnés-de façon classique, par un régulateur d'avance à l'allumage à masselote ou à masselote et à dépression, de telle sorte que la différence angulaire entre les deux signaux corresponde à la différence entre les besoins en avance à l'allumage dans un état chargé et dans un état partiellement charké du moteur. Les signaux des générateurs de signaux à relais Ji et J2 parviennent au circuit de commande V, qui comman- de, à partir des signaux représentatifs du mouvement de la pédale d'accélérateur, par application immédiate d'un des doigts de contact Ml et M2, le dispositif d'allumage classique transistorisé ou thyristorisé, muni d'un disposi- tif accumulateur. REVENDICATION Commande automatique, en fonction de la charge, de l'avance à l'allumage de moteurs à essence à quatre temps à carburateur, dans laquelle les doigts de contact montés sur la plaque d'assise sont reliés chacun à un contact d'une paire de contacts, et le contact se raccor- dant au dispositif d'allumage pénètre entre les contacts de la paire de contacts précitée, à la borne correspondan- te du circuit d'alimentation de l'allumage électrique étant relié un générateur de signaux à relais et le con- tact fixe de la paire de contacts associée au premier gé- nérateur de signaux à relais étant relié à chaque contact mobile, qui se raccorde à un autre contact mobile d'une paire de contacts associée à l'autre générateur de si- gnaux à relais, tandis que l'autre contact de la même paire est relié à la masse; un contact de la seconde paire de contacts associée au second générateur de signaux à relais étant relié directement au-générateur de signaux à relais, tandis que l'autre contact est relié à un con- tact de l'autre paire associée au premier générateur de signaux à relais et l'autre contact de la même paire est relié à la masse, caractérisée en ce que les générateurs de signaux à relais (Jl, J2) se raccordent aux parois se trouvant en vis-à-vis d'un évidement central du prisme (3) guidé horizontalement, chacun à un contact (Kl, K2) fixé de façon en soi connue et entre les contacts (Kl, K2) pénètre le contact de l'interrupteur (K) monté sur le prisme métallique (2), le prisme étant relié direc- tement ou indirectement à la pédale d'accélérateur du moteur, le prisme portant les contacts (Kl, K2) se trou- vant en liaison avec un mécanisme de retard en soi connu.