Brevet FR2476232A1 — publié le 19810821

L'invention part d'un dispositif de circuit pour l'allumage de moteurs à combustion interne, avec un générateur électromagnétique entra né par le moteur à combustion interne et dans le circuit de courant primaire duquel se trouve une bo- bine d'allumage qui est reliée du c8té secondaire avec au moins une bougie d'allumage, un commutateur d'allumage sans contact, susceptible d'être commandé, étant susceptible d'être commuté dans le circuit de courant primaire à l'instant d'allumage par une installation de commande à laquelle sont appliquées les demi-ondes de tension du générateur électromagnétique utilisées pour l'allumage. On conna t déjà un tel dispositif de circuit (DE-OS 27 01 750), dans lequel un réglage de l'instant d'allu- mage en fonction de la vitesse de rotation est réalisé par l'ins- tallation de commande. La courbe de réglage est ici établie par des éléments constitutifs fonctionnant de façon analogique, avec des organes RC ainsi qu'avec un transistor d'allumage plus ou moins commandé dans la zone de saturation. De tels éléments constitutifs comportent toutefois des tolérances et leurs cour- bes caractéristiques dépendent en outre de la température. La courbe de réglage d'une telle installation d'allumage est en con- séquence également soumise à des fluctuations en fonction de la température et ne peut 8tre adaptée de façon limitée aux exigen- oes du moteur à combustion interne. L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet, un dispositif de circuit ca- ractérisé en ce que l'installation de commande comporte un cal- culatewr, un compteur, une mémoire de valeur fixe et un commuta- teour temporisÈ, cette installation de commande engendrant, au début de clhaue demi-onde de tension, un signal de référence, mettant simultanément en circuit le compteur avec une fréquence de cadencemenr fixe jlusqtau débbut de la demi-onde de tension sui- vante, plis transfer-ant le contenu du compteur sous forme de 3ignal de vitesse de rotation dans la mémoire de valeur fixe t d0Loh elle ext.ait x signal de réglage associé à la vitesse de rotation emesuó. t. convertit ce signal de réglage en un signal de temps qu'elle transfère au commutateur à temps, et après écouleemont dlmn intervalle de tempe correspondant à ce signal de tempês déliVre eau comm.ttteulr 'tallmage un signal d'allu- mageo 1.- 2.- le dispositif de circuit conforme à l'inven- tion défini ci-dessus présente par rapport aux solutions con- nues l'avantage qu'une courbe de référence optimale établie pour le moteur à combustion interne est introduite dans une mémoire à programme de l'appareillage de commande et qu'ensuite cette courbe de réglage optimale est exactement maintenue par l'ins- tallation de commande grâce à un traitement numérique. La cour- be de réglage ainsi mémorisée est alors avantageusement traitée numériquement avec un signal de référence, provenant du géné- rateur électromagnétique lors de chaque révolution en temps utile avant le déclenchement d'un processus d'allumage dans l'instal- latiOn-de commande. Comme autre avantage, il est à considérer que les signaux de référence du générateur électromagnétique sont en même temps utilisés dans l'appareillage de commande pour déterminer la vitesse de rotation, si bien qu'aucun émetteur de vitesse de rotation distinct n'est nécessaire à cet effet. D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des amélio- rations du dispositif défini ci-dessus. Il est particulièrement avantageux d'éteindre alternativement un compteur à l'entrée de l'appareillage de commande au début d'une demi-onde de ten- sion du générateur électromagnétique, et de le brancher pendant une première période sur une fréquence de cadencement fixe. Au début d'une demi-onde de tension suivante, le contenu du compteur peut alors être traité pendant la seconde période sous forme de signal de vitesse de rotation. L'invention va Atre expliquée plus en détail en se référantà. un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 montre le schéma d'une installa- tion d'allumage à transistor pour une scie à moteur avec un générateur électromagnétique et avec une installation de com- mande comportant un microprocesseurJ - la figure 2 est un schéma par blocs de l'ins- tallation de commande réalisée sous forme de microprocesseur, - la figure 3 représente la courbe de réglage de l'instant d'allumage souhaité du moteur à combustion interne en fonction de la vitesse de rotation, - la figure 4 montre l'évolution de la tension primaire et du courant primaire de l'installation d'allumage, 3.- - la figure 5 montre le signal de temps établi par le microprocesseur depuis le début d'une demi-onde de ten- sion jusqu'à l'instant d'allumage pour la marche à vide ou bien pour une vitesse de rotation moyenne du moteur à combustion interne0 le dispositif de circuit représenté sur la figu- re 1 pour l'allumage d'un moteur à combustion interne mono- cylindrique pour une scie tronçonneuse est une installation d'allumage à bobine et à transistor, comportant un allumeur ma- gnétique 10. L'allumeur magnétique 10 est constitué d'une roue polaire tournante 11 entra née par le moteur à combustion interne et dans laquelle un aimant permanent 12 est enrobé à la périphérie de cette roue 11 pour engendrer un champ magnétique. A la périphérie de la roue polaire 11, est monté à poste fixe, un induit d'allumage 13 qui est traversé par le champ magnétique de l'aimant permanent 12 à chaque révolution de la roue polaire 11. L'induit d'allumage 13 comporte un bobinage primaire 14 et un bobinage secondaire 15, relié par une extrémité au bobinage primaire 14 et dont l'autre extrémité est raccordée par l'in- termédiaire d'un câble d'allumage 16 à une bougie d'allumage 17. Au bobinage primaire 14, dont une extrémité est à la masse, est raccordé le circuit de courant primaire del'installation d'allumage, dans lequel est disposée la section de commutation d'un transistor d'allumage Darlington 18 en série avec une dio- de de protection 19. Ma base du transistor d'allumage 18 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 20 avec sa borne de collecteur. Pour le blocage du transistor d'allumage 18 à l'instant d'allumage, il est prévu une installation de com- mande qui comporte un transistor de commande 21 dont la section de commutation est branchée en parallèle sur la section de com- mande du transistor d'allumage 18. La base de ce transistor de commande 21 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 22 avec la sortie d'un micro-calculateur 23. L'entrée du micro- calculateur 23 est raccordée par l'intermédiaire d'une autre résistance 24 au circuit de-courant primaire et est protégée contre la surtension par une diode Z 25 branchée en parallèle sur l'entrée du micro- calculateur 23. L'alimentation en courant du micro-calculateur 23 s'effectue par l'intermédiaire d'un condeneateu= 26 qui est raccordé par l'intermédiaire d'une ré- sistance 27 et d'une diode 23, également au circuit de courant primaire de l'installation d'allumage. Ici également, une diode Z 29 est branchée en parallèle sur le condensateur 26 pour la protection du micro- calculateur 23 contre la surtension. Le micro-calculateur 23 est en outre alimenté par une oscillation à haute fréquence à partir d'un quartz oscillant 30. La figure 2 montre sous forme de schéma par blocs la constitution du micro-calculateur 23. L'entrée 31 du micro- calculateur 23 raccordée à la résistance 24 est reliée par l'in- termédiaire d'un étage de mise en forme d'impulsions 32 à une unité centrale de calcul 33. L'unité centrale de calcul 33 est reliée par l'intermédiaire d'un conducteur 34 avec un compteur auquel est raccordé un générateur de cadence 36 et qui à son tour, est raccordé au quartz oscillant 30 représenté sur la figure 1. L'unité centrale de calcul 33 est en outre reliée par l'intermédiaire d'un autre conducteur 37 avec une mémoire à va- leur fixe 38, dans laquelle est emmagasinée la courbe de réglage souhaité de l'instant d'allumage de l'installation d'allumage. Par l'intermédiaire d'un autre conducteur 39,. est raccordé un autre compteur 40 également relié à un générateur de cadence 41. La sortie 42, reliée par l'intermédiaire de la résistance 22 au transistor de commande 21 (figure 1), du microcalculateur 23, est reliée par l'intermédiaire d'un étage d'amplification 43 à l'unité centrale de calcul 33. Par l'intermédiaire des trois conducteurs 34, 37 et 39, sont transmis des ordres de commande, des adresses et des données numériques. le mode de fonctionnement de l'installation d'al- lumage représentée sur la figure 1 va être expliqué à l'aide des diagrammes des figures 3, 4 et 5. Sur la figure 3 est re- présentée la courbe de réglage de l'instant d'allumage en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion in- terne. Cette courbe représente l'angle de réglage tf avant le point mort haut (OT) en fonction de la vitesse de rotation (n). - L'angle de réglage minimal se présente lors de la vitesse de rotation en marche à vide no. L'angle de réglage est ici ajus- té de façon optimale sur les caractéristiques des gaz d'échappe- ment du moteur à combustion interne. Cette vitesse de rotation en marche à vide no est stabilisée en ce que pour une vitesse de rotation continuant à décroître, il est prévu une avance fortement croissante de l'instant d'allumage, grâce à laquelle le moteur est à nouveau accéléré jusqu'à la vitesse de rotation 4.- en marche à vide souhaitéeo Dans la zone de fonctionnement du moteur à combustion interne, la courbe de réglage de l'instant d'allumage selon le diagramme représenté sur la figure 3, monte jusqu'à umi maximum. La raideur de cette courbe est adap- tée de façon optimale en ce qui concerne la puissance délivrée par le moteur. Pour la vitesse de rotation maximale admissible nmax du moteur à combustion interne, la courbe de réglage tom- be brusquement à zéro. Cela signifie que la puissance du moteur est fortement réduite lorsqu'on atteint la vitesse de rotation maximale. La courbe de réglage de l'instant d'allumage> représen- tée sur la figure 3, est introduite selon un code numérique dans la mémoire à valeur fixe 38 du microprocesseur 23. Si le moteur à combustion interne est maintenant démarré, l'aimant permanent 12 de la roue polaire 11 engendre poulr chaque révolution une demi-onde de tension positive et négative dans le circuit de courant primaire. L'évolution de la tension primaire est représentée sur la figure 4 en fonc- tion de l'angle de rotation Lu t. Pendant la demi-onde néga- tive, le transistor d'allumage 18 est bloqué et le condensateur 26 n'est pas chargé, car la diode 28 branchée en amont de lui se trouve dans le sens blocage. Au début de la demi-onde positive suivante de la tension primaire Up, le transistor d'al- lumage 18 est commandé à l'état conducteur par l'intermédiaire de la résistance 20 à l'instant to0 et simultanément par l'in- termédiaire de la résistance 24, la tension primaire est ap- pliquée à l'étage ce maise en forme d'impulsions 32 du micro- calculateur 222 Dans cet étage 32, un signal de référence est alors engendré qui, par l'intermédiaire de l'unité centrale de calcul 33 et du conducteur 34, branche le compteur 35 sur la cL-uevce de cadencement fixe du générateur 36. Le compteur res- te ainsi branché pendant toute la révolution de la roue polaire 11 et ce n-est que lors du signal de référence suivant de l'é- tage de miise s;i forme d-impulsion 32 au début de la demi-onde positive de t-ension U_ suivante qu'il est arrêté, Comme le temps entre deux signaux de réf r'ence est. inversement proportionnel _a la vitesso dl rotation du moteliv à combustion interne, et cons- itus en conséculence lue fonction de cette vitesse de rotation, le contenu có! compteur 355 peut tre utili.sé conme signal numé- iOII doóe 54 N.ie-. de'tt ir.! dse t applcult pE, l'.intermédiaire du àondueme -S a l'unite ceanrale de calcul 33. En même temps 5.- que le second signal de référence de l'étage de mise en forme d'impulsions 32, le commutateur à temps 40 est mis en circuit par l'intermédiaire de l'unité centrale de calcul 33 et du conducteur 39. En outre, par l'intermédiaire du conducteur 37 un signal de réglage est extrait de la mémoire à valeur fixe 38, ce signal étant emmagasiné dans cette mémoire pour la vitesse mesurée du moteur à combustion interne conformément à la courbe de réglage représentée sur la figure 3. Ce signal de réglage est converti dans l'unité centrale de calcul 33 en un signal à temps, appliqué par l'intermédiaire du conducteur 39 au commu- tateur à temps 40. Le commutateur à temps 40 contient un compteur qui est positionné par le signal à temps sur un nombre corres- pondant. Simultanément le compteur est connecté par l'unité cen- trale de calcul 33 sur le générateur de cadence 41 qui fait tourner ce compteur en arrière. A l'instant d'allumage tz le compteur atteint l'état zéro et le commutateur à temps 40 com- munique à l'unité centrale de calcul 33 par l'intermédiaire du conducteur 39, que l'intervalle de temps est écoulé. L'unité centrale de calcul 33 délivre alors un signal d'allumage par l'intermédiaire de l'étage amplificateur 43 à sa sortie 42, signal grace auquel le transistor de commande 21 est rendu con- ducteur. De ce fait, la section de commande du transistor d'al- lumage 18 est shuntée et immédiatement bloquée. L'évolution du courant primaire Ip sur la figure 4 montre qu'à l'instant d'al- lumage ce courant primaire est brutalement interrompuDe ce fait, une impulsion haute tension est induite dans le bobinage secondaire 15 de l'induit d'allumage 13, cette impulsion engen- drant une étincelle d'allumage sur la bougie d'allumage 17. Pour la révolution suivante de la roue polaire 11, le compteur 35 du microcalculateur 33 reste arrêté. Le compteur 35 est ensuite alternativement effacé au début d'une demi-onde de tension dans le circuit de courant primaire, et pendant une première période raccordé à la fréquence de caden- cement du générateur de cadence 36. Au début de la demi-onde de tension suivante, son contenu est délivré pendant une se- conde période sous forme de signal de vitesse de rotation à l'unité centrale de calcul 33. La vitesse de rotation du moteur à combustion interne est en consequence mesurée à nouveau à chaque seconde révolution de la roue polaire 11 et reste ensuite valable pour le calcul de l'instant d'allumage au cours de deux 6.- autres révolutions de la roue polaire 11. Comme pour chaque vi- tesse de rotation du moteur à combustion interne un signal de réglage est emmagasiné dans la mémoire à valeur fixe 38, ce si- gnal avec l'intervention d'un signal de référence au début d'une demionde de tension positive dans le circuit de courant primai- re du calculateur central 33, est converti en un signal de temps et est appliqué au commutateur à temps 40, la commande du transis- tor d'allumage 18 est déclenchée après l'écoulement d'un in- tervalle de temps T avec l'intervention du signal de référence à l'instant to. Le compteur à rebours du commutateur à temps 40 est alors branché sur la fréquence de cadencement fixe du gé- nérateur de fréquence 41 à partir de l'unité centrale de calcul 33 par chaque signal de référence de l'étage de mise en forme d'impulsions 32., et il reçoit simultanément un nombre d'impul- sions déterminé par l'unité centrale de calcul 33. Ce nombre d'impulsions est décompté par les impulsions de cadence du générateur de cadence 41. Chaque impulsion du générateur de cadence 41 correspond alors à un incrément de temps de 5 micro- secondes, si bien qu'avec un nombre d'impulsions prédéterminé du compteur à rebours, un intervalle de temps déterminé T entre le début d'une demionde positive et l'instant d'allumage est obtenu. Sur la figure 5 est représenté un tel interval- le de temps pour la vitesse de rotation en marche à vide no et pour une vitesse de rotation en fonctionnement n1. Pour la vi- tesse de rotation en marche à vide, l'intervalle de temps To doit être de 150 micro-secondes. Avec l'intervention du signal de référence.au temps to, le compteur à rebours du commutateur à temps 40 est positionné sur le nombre 30 à partir de l'unité centrale de calcul 33 sur la base d'une valeur correspondante extraite de la mémoire à valeur fixe 38. Ce nombre est ensuite décompté par 30 impulsions du générateur de cadence 41 et après increments de temps de chacun 5 micro-secondes, la commande du transistor d'allumage 18 est déclenchée par le micro-calcu- lateur 23. Pour une vitesse de rotation n1 le compteur à rebours lors de l'intervention d'un signal de référence en provenance de l'unité centrale de calcul 33, est positionné sur le nombre d'impulsions 10 et ensuite décompté par le générateur de cadence 416 Pou-r lsa ritesse de rotation n1 l'allumage est en conséciu&zce déolenché dès l'écoulement d'un intervalle de temps 7.- Tl de 50 micro-secondes. Grâce à une autre réalisation de l'installation d'allumage, il est également possible, d'appliquer au micro-- calculateur 23 par l'intermédiaire d'une autre entrée 44, d'au- tres valeurs de mesure supplémentaires comme par exemple, le couple du moteur à combustion interne ou bien la température. Le signal de réglage prélevé dans la mémoire à valeur fixe 38 peut, dans ce cas, être corrigé par la charge ou bien la tempé- rature mesurée du moteur à combustion interne. En outre, il - est possible sans autre difficulté, en vue de la limitation de la vitesse de rotation, d'introduire dans la mémoire à valeur fixe une information qui, lorsqu'est dépassée la vitesse maxima- le admissible du moteur à combustion interne, supprime chaque second signal d'allumage à la sortie du microcàlculateur 23. Les éliminations d'allumage ainsi obtenues aboutissent égale- ment, dans le cas d'un moteur à combustion interne non chargé, à une limitation certaine de la vitesse de rotation. En outre, il est également possible, par l'intermédiaire d'une sortie supplémentaire 45 du microcalculateur 23, de délivrer d'autres signaux pour des fonctions supplémentaires, comme par exemple des ordres de lubrification pour des emplacements déterminés de la scie à moteur. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté, Pour engendrer le signal de référence, on peut également utiliser un émetteur électromagnétique qui à chaque révolution de la roue polaire 11, délivre un signal- sur l'entrée du microcalculateur 23. En outre, l'alimentation en courant du microcalculateur 23 peut également être réalisée avec une batterie distincte. 8e_ R E V E N D I C ATIONS 1.- Dispositif de circuit pour l'allumage de moteurs à combustion interne, avec un générateur électromagnéti- que entra né par le moteur à combustion interne, et dans le circuit de courant primaire duquel se trouve une bobine d'allu- mage qui est reliée du c8té secondaire avec au moins une bougie d'allumage, un commutateur d'allumage sans contact, susceptible d'Otre commandé, étant susceptible d'être commuté dans le cir- cuit de courant primaire à l'instant d'allumage par une instal- lation de commande, à laquelle sont appliquées les demi-ondes de tension du générateur électro-magnétique utilisées pour l'al- lumage, dispositif de circuit caractérisé en ce que l'installa- ion de commande (23) comporte un calculateur (33), un compteur (35), une mémoire de valeur fixe (38), et un commutateur tem- porisé (40), cette installation de commande (23) engendrant au début de chaque demi-onde de tension (Up) un signal de réfé- rence, mettant simultanément en circuit le compteur (35) avec ume fréquence de cadencement fixe jusqu'au début de la demi- onde de tension (%) suivante, puis transférant le contenu du compteur sous forme de signal de vitesse de rotation dans la mémoire de valeur fiLe (38) d'o elle extrait un signal de ré- glage associé à la vitesse de rotation mesurée, et convertit ce signal de réglage en Bun signal de temps qu'elle transfère au com- mutateu1r à tenmps 440), et après l'écoulement d'un intervalle SS de temps correspondant aà ce signal de temps délivre au commuta- tour d7allumage (18) un signal d'allumage. 2b- Dispositif de circuit selon la revendica- tion 1c ca'aco;erise en ce que le compteur (35) est alternative- nt e.,acé au- débu '.t.une demi-onde de tension (Up) et est rac- corde à la f[L,quence dle cadencement pendant une première période, puis ait débr!t- de la demi-onde de tension (Up) suivante délivre son. contenu pendant une seconde période comme signal de vitesse de rota;ion. 3.c Dispositif de circuit selon la revendication ,2 caractérisé n c c que pour chaque vitesse de rotation du mo- IÀetez à combustion interne un signalde:réglage est emmagasiné dans la. mémoire à valeur fixe (38), ce sigral, avec l'interven- t3LUon d 5i eî:l de értfe..enee. éta:t appliqué comme signal de ktema.D a. :u oontza-e? te-.v' -(40), qui après L'écoulement d'un i.rierval -1. fa ii;p d6pendant de sa vitesse de rotation considé- - 2476232, rée déclenche la commande du commutateur d'allumage (18). 4.- Dispositif de circuit selon la-revendica- tion 3, caractérisé en ce que le commutateur à temps (40) com- porte un compteur dégressif, qui est branché avec le signal de référence sur.ne fréquence de cadencement fixe et décompte un nombre d'impulsions introduit à partir du calculateur (33) et correspondant à la vitesse de rotation considérée, et déclenche ensuite la commande du commutateur d'allumage (18). 5.- Dispositif de circuit selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'installa- tion de commande (23) est un micro-calculateur dont l'entrée de commande (31) est raccordée par l'intermédiaire d'une résistan- ce (24) au bobinage (14) du générateur électromagnétique (10). 6.- Dispositif de circuit selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce qu'une sortie de commande (42) du microcalculateur (23) est appliquée à l'électrode de commande d'un commutateur de commande (21) qui est montée en parallèle sur la section de commande d'un tznâstor d'allumage Darlington (18). 7.- Dispositif de circuit selon la revendication , caractérisé en ce que l'alimentation en courant du micro- calculateur (23) est constituée par un condensateur (26) sur lequel est branchée en parallèle une diode Z (29) et qui est reliée par l'intermédiaire d'une résistance (27) et d'une diode (28) au bobinage (14) du générateur électromagnétique (10). 8.- Dispositif de circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un émetteur permettant d'engendrer le signal de référence est relié à l'en- trée (31) de l'installation de commande (23). 9.- Dispositif de circuit selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le calcula- teur (33) corrige par d'autres valeurs de mesure, qui lui sont appliquées par l'intermédiaire d'entrées supplémentaires (44), le signal de réglage prélevé à partir de la mémoire à valeur fixe (38). 10.- Dispositif de circuit selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'installa- tion de commande (23) délivre Dar l'intermédiaire d'autres sor- ties (45) d'autres signaux pour des fonctions supplémentaires. 11.- Dispositif de circuit selon la revendication 1 o.- 3, caractérisé en ce que les signaux de réglage emmagasinés dans la mémoire à valeur fixe (38) constituent une courbe carac- téristique de réglage de l'instant d'allumage en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, cette courbe comportant dans la zone de marche à vide un flanc raide pour stabiliser la vitesse de rotation en marche à vide (no), tandis qu'elle présente dans la zone de fonctionnement une allu- re ascendante pour la délivrance d'une puissance optimale et dans la zone supérieure de vitesse de rotation, une variation brusque dans le sens du retard à l'allumage pour limiter la vitesse de rotation. 12.- Dispositif de circuit selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que, en cas de dépassement de la vi- tesse de rotation maximal admissible, l'installation de commande (23) supprime chaque second signal d'allumage. 11.-