Brevet FR2487517A1 — publié le 19820129

APPAREIL DE DIAGNOSTIC POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. L'invention concerne un appareil de diagnostic pour moteur à combustion interne équipé d'un système électronique d'ignition du mélange air/carburant admis dans les cylindres du moteur. Le nombre, rapidement croissant, des véhicules automobiles équipés de systèmes électroniques de régulation et de commande, notamment de systèmesélec- troniquesdtignition, pose le problème de la maintenance et du dépannage des véhicules automobiles mis en service. Ce problème peut être résolu en assemblant une pluralité d'équipements de mesures standards, par exemple, dans le cas d'un système électronique d'ignition : d'un fréquence-mètre ou d'un chronomètre, d'un voltmètre/ampèremètre, d'un phasemètre, etc ... et en réalisant des boitiers électroniques d'interface adaptés aux différents types de systèmes électroniques d'ignition en service.Cette solution peut être mise en oeuvre lors des opérations de contrôle de fabrication; par contre, elle présente de sérieux inconvénients dans son application aux travaux de maintenance et de dépannage des véhicules commercialisés. Parmi ces inconvénients, on peut citer : un coût important d'investissement, une technicité élevée des mécaniciens d'entretien et des limitations opérationnelles d'emploi, par exemple en dehors des garages ou des stations-services. Le but de l'invention est de remédier aux divers inconvénients précités en fournissant un appareil de diagnostic contenu dans un coffret de faible encombrement, directement connectable à la source d'énergie électrique du véhicule automobile ; ce coffret comportant une face parlante sur laquelle sont disposés : des afficheurs numériques des grandeurs des signaux électriques mesurés et des commandes d'exploitation de l'appareil. Pour atteindre ce but, un appareil de diagnostic, selon l'invention, comprend unepluralité de voies de mesures comprenant deux voies de mesure principales et des voies de mesure auxiliaires. les deux voies de mesure principales étant:une voie de mesure de la vitesse de rotation du moteur et une voie de mesure de l'angle d'avance à l'ignition ; les voies de mesure auxiliaires permettant de mesurer la grandeur des signaux d'entrée fournis par les transducteurs. Selon une caractéristique de l'invention, l'appa reil comprend un afficheur numérique comportant un commutateur multiposition permettant d'afficher les grandeurs des signaux d'entrée de la seconde voie de mesure principale et des voies de mesure auxiliaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comprend des moyens permettant d'adapter son fonctionnement en fonction du nombre de groupes de cylindres du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comprend des moyens de sélection des signaux électriques correspondant aux différents générateurs d'étincelles. D'autres caractéristiques apparaltront dans la description détaillée d'un mode de réalisation d'un appareil de diagnostic, selon l'invention, faite en regard des dessins annexés. Sur ces dessins - la Figure la représente, à titre illustratif, sous la forme d'un schéma synoptique simplifié, un mo teur à combustion interne multicylindre, équipé d'un système électronique d'ignition du mélange air/ carburant, - la Figure lb représente les formes d'ondes des prin cipaux signaux élaborés par le système électronique d'ignition de la figure lb, - la figure lc représente, dans le cas d'un moteur bi cylindre, les formes d'ondes des principaux signaux élaborés par un système électronique d'ignition, - la figure td représente, sous une forme graphique, une loi typique d'avance à l'ignition en fonction de la vitesse de rotation du moteur, - la figure 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique simplifié, un mode de réalisation d'un ap pareil de diagnostic multivoie selon l'invention, - la figure 3 représente, sous la forme d'un schéma sy noptique, un mode de réalisation des voies de mesure de la vitesse de rotation et de l'angle d'avance à l'ignition du moteur et de la voie de mesure du cou rant électrique moyen consommé par les générateurs. d'étincel'es, - la figure 4 représente, sous la forme d'un schéma sy noptique, un mode de réalisation des afficheurs numé riques décrits à la figure 2. Dans un appareil de diagnostic multivoie, chacune des voies e mesure doit, en principe, comporter : un moyen de mise à l'échelle, un moyen d'adaptation de l'entrée de la voie à la source de signal et un moyen de filtrage du signal à mesurer ; la réalisation de ces moyens étant, actuellement, parfaitement connue, ces divers moyens ne seront pas décrits dans ce qui va suivre. La figure la représente, à titre illustratif, sous la forme d'un schéma synoptique simplifié, un moteur 1 à combustion interne comportant quatre cylindres, ou plus précisément deux groupes de deux cylindres C1, C4 et C2, C3 ; ce moteur est équipé d'un système électronique dtigrition du mélange airl carburant admis dans les cylindres du moteur, un tel système d'ignition comprenant les éléments suivants - des transducteurs d'entrée permettant d'élaborer des signaux électriques d'entrée représentatifs des conditions de fonctionnement du moteur, notamment - un transducteur 2 de la position des pistons du moteur, permettant d'élaborer des signaux électri ques de synchronisation du cycle et des instants d'ignition ; un tel transducteur a été décrit dans la demande de brevet français nO 76.38128, déposée le t7 Décembre 1976 ; ce transducteur est physique ment couplé au vilebrequin du moteur et délivre deux signaux électriques codés E1 et 32 identiques : un premier signal 21 déphasé en avance d'une quantité fixe prédéterminée sur un second signal 32 - un transducteur 3 de la charge du moteur, ce trans ducteur étant placé sur la tubulure d'admission du moteur et délivrant un signal électrique d'entrée Ep représentatif de la grandeur de la dépression dans cette tubulure, - un transducteur 4 de la position du volet d'admis sion d'air du carburateur, ce volet étant relié à la pédale d'accélération du véhicule ; ce transducteur délivrant un signal électrique d'entrée E A représen tatif de la position de ce volet, - un transducteur 5 de la température du moteur, ce transducteur étant placé, par exemple, dans le cir cuit du fluide de refroidissement du moteur et déli vrant un signal électrique d'entrée ET représentatif de la température du moteur Ce système comprend également des circuits électroniques, notamment - un contrôleur électronique 6 d'avance automatique à l'ignition, ce contrôleur étant avantageusement du type double canal, par exemple, comme décrit dans la demande de brevet français nO 78.26555, déposée le 15 Septembre 1978 ; ce contrôleur comprenant : un premier canal activé pendant les phases de démarrage et de ralenti du moteur et un second canal activé pen dant les phases d'utilisation du moteur, le fonction nement de ces deux canaux s'excluant mutuellement en fonction de la vitesse de rotation du moteur ; ce con trôleur reçoit les signaux d'entrée Et, E2, Ep, EA et ET et élabore un signal de sortie E0 dont la phase relative par rapport au Point Mort Haut (PMH) des pistons est fonction de la grandeur des signaux élec triques délivrés par les différents transducteurs, - un distributeur électronique 7 du signal de sortie 20 du contrôleur précédent, ce distributeur étant syn chronisé par les signaux d'entrée E1 et E2 et déli vrant des signaux de sortie E01 et E02, - deux générateurs d'impulsions très haute tension 8a et 8b déclenchables, ou générateur d'étincelles du type à sorties symétriques, connectées aux bougies d'ignition des groupes de cylindres C1, Cq et C2 C3, ces générateurs étant munis de points de mesure dé livrant respectivement des signaux électriques S1 et S2 représentatifs des impulsions très haute tension et un signal S0 aux bornes d'une résistance Ro insérée dans le conducteur commun de retour de ces générateurs, ce signal S0 étant représentatif de l'intensité du courant de fonctionnement de ces générateurs. Enfin, le moteur est équipé d'une source primaire d'énergie électrique qui fournit un courant de charge Ic à une batterie d'accumulateur 9 qui délivre une tension d'alimentation continue positive VB. Dans certains types de moteurs, la mise en oeuvre des transducteurs 3, 4 et 5 est facultative, de plus, ces transducteurs peuvent être de conception simplifiée, par exemple, du type tout ou rien. La figure lb représente les formes d'ondes des principaux signaux électriques élaborés par le systeme électronique d'ignition de la figure la, en fonction de l'angle PI du vilebrequin, le Point Mort Haut (PMH) étant indiqué par les lignes pointillées verticales. le signal de sortie E du transducteur 2 de la position des pistons comprend: des impulsions principales E11 et E12 permettant de synchroniser les instants d'ignition du moteur et des pulsions auxiliaires E10 permettant de syn- chroniser la cycle d'ignition des groupes de cylindres les fronts montants des impulsions principales permettent de synchroniser le second canal du contrôleur électronique 6 a'avance automatique à l'ignition et le irn- pulsions auxiliaires permettent de synchroniser le distributeur électronique 7. La phase relative #M des impulsions principales E11 et E21 par rapport au PSE des pistons est au moins égale à l'angle d'avance maximal à l'ignition du moteur.Le signal de sortie E2 du transducteur 2 de la position des pistons est identique au signal E1; il est formé d'impulsions principales E21 et E22 permettant de synchroniser le premier canal du contrôleur électronique d'avance automatique à l'ignition et d'impulsions auxuliaires E20. La phase relative #S des impulsions principales E21 et E22 par rapport au PMH des pistons est égal à l'angle d'avance statique à l'ignition du moteur. Le signal de sortie E0 du contrôleur électronique d'avance automatique à l'allumage est formé d'impulsions dont la phase relative par rapport au EMH des pistons peut être comprise entre une valeur nulle ou éventuellement négative et l'angle d'avance maximal à l'ignition. Les signaux électriques référencés S1 et sur cette figure lb correspondent aux signaux en impulsions très haute tension délivrés respectivement par les générateurs d'étincelles 8a et 8b ; ces signaux S1 et S2 sont sensiblement en phase avec le signal E0 de sortie du contrôleur 6. La phase relative des signaux S1 et S2 par rapport au PMX des pistons est égale à l'angle d'avance à l'ignition. Un système électronique d'ignition pour un moteur à combustion interne deux cylindres diffère de celui d'un moteur quatre cylindres en ce que : d'une part, il cloporte un unique générateur d'étincelles et, par voi de conséquence, par l'absence du distributeur électronique 6 et, d'autre part, les signaux de sortie E1 et E2 du transducteur 2 de la position des pistons e ne comportent qu'une seule impulsion E > ou E21 par tour de vilebrequin, comme représenté sur la figure la, sur laquelle sont conjointement représentés les signaux en impulsions E0 et S1 décrits précédemment. Un système électronique d'ignition pour un moteur à combustion six cylindres peut être déduit de ce qu'il vient d'hêtre dit pour les moteurs deux et quatre cylindres, en ce qu'il:comprend trois générateurs d'étincelles et un distributeur électronique à trois positions et par le fait que chacun des signaux de sortie E1 et E2 du transducteur 2 de la position des pistons, considéré sur un tour du vilebrequin comprend:trois impulsions principales angulairement équidistantes et une impulsion auxiliaire. La figure id représente, sous une forme graphique, une courbe typique de l'angle d'avance A à l'igni- tion, en fonction de la vitesse de rotation N d'un moteur à combustion interne, pour une valeur déterminée de la charge du moteur. En fonction de la grandeur de la charge du moteur, ou des glandeurs des autres paramètres, température, position du volet du carburateur, cette courbe est translatée vers les valeurs superieu- res ou inf-ieures de l'angle d'avance. La firme 2 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un appareil de diagnostic; selon l'invention, comprenant les éléments suivants - un premier afficheur numérique 10, - un second afficheur nu=nXrique 11 dont l'entrée est reliée à un commutateur multiposition 12, - un premier circuit de décodage 13 des signaux d'entrée E1 et E2 permettant d'extraire un signal de référence du cycle d'ignition du moteur, - un second circuit de décodage 14 des signaux d'entrée E1 et E2 permettant d'élaborer un si gnal carré de durée proportionnelle au décalage angulaire de ces signaux E1 et E2, - une voie de mesure 15 de la vitesse de rotation du moteur, cette voie comportant : une première entrée reliée à la sortie du circuit de décodage 13, une seconde entrée reliée à l'un des signaux d'entrée E1 ou E2 et une sortie reliée à l'entrée du premier afficheur numérique 10 ; cette voie comportant un moyen de sélection du type de moteur soit deux, quatre ou six cylindres, - une voie de mesure 16 de l'angle d'avance à l'allu mage, cette voie comportant : une première entrée reliée à la sortie du second circuit de décodage 14, une seconde entrée reliée à la sortie du pre mier circuit de décodage 13, des entrées reliées aux points de mesure S1, S2 et éventuellement S3 des générateurs d'étincelles et une sortie reliée à une première entrée du commutateur multiposition 12 ; cette voie de mesure comprenant un moyen de sélection du type de moteur couplé mécaniquement au moyen de sélection précédent et un moyen de sélection de l'un des générateurs d'étincelles. L'appareil comprend également une pluralité de voies de mesure auxiliaires - une voie de mesure 17 de la grandeur du courant moyen consommé par cliacwri des générateurs d'étin celles ; cette voie de mesure comprenant un moyen de sélection du type de moteur couplé au moyen de sélection de la voie de mesure 16 et un moyen de sélection de l'un des générateurs d'étincelles, cette voie de mesure comportant:une première en trée reliée au point de mesure SO, une seconde entrée reliée à la sortie du premier circuit de déco dage 13 et une sortie reliée à une entrée correspon dante du commutateur multiposition 12. - une voie de mesure 18 de la charge du moteur, cette voie comportant:une entrée recevant le signal de sor tié E du transducteur 3 et une sortie reliée à une p entrée correspondante du connutateur multiposition 12, - une voie de mesure 19 de la position du volet d'ad mission du carburateur, cette voie comportant:une entrée recevant le signal de sortie Ea du transduc teur 4 et une sortie reliée à une entrée correspon dante du commutateur multiposition 12, - une voie de mesure 20 de la température du moteur, cette voie comportant::une entrée recevant le signal de sortie E T du transducteur 5 et une sortie reliée à une entrée correspondante du commutateur multipo sition 12, - une voie de mesure 21 de la tension de la source d'énergie électrique du véhicule, cette voie compor tant: une entrée recevant le signal continu VB et une sortie reliée à une entrée correspondante du commuta teur multiposition 12, une pluralité d'afficheurs du type "tout ou rien"22 à 27, reliés respectivement aux sorties E1 et E2 du transducteur 2 et à la sortie des voies de mesure 18 à 21, - un circuit de régulation 28 de la tension de sortie V3 de la source d'énergie du véhicule ; ce circuit de régulation délivrant deux tensions V et V cc d'alimentation des circuits des voies de mesure, d'une part, et des afficheurs numériques et des in dicateurs lumineux d'autre part. Selon un mode de réalisation préféré, non re présenté sur la figure 2, les afficheurs numériques 10 et 11 qui seront décrits en détail ultérieure ment, comportent une entrée de commande permettant d'inhiber la mesure et de maintenir l'affichage. Un mode de réalisation des voies de mesure 15 à 17 sera décrit ultérieurement ; les voies de mesures 18 à 21 qui comprennent, comme connu en soi, des moyens de mise à l'échelle, d'adaptation et de filtrage, n'appellent pas de description complémentaire. les afficheurs 22 à 27 du type tout ou rien peuvent être réalisés en associant un amplificateur à transistors et une diode électroluminescente. On décrira maintenant les détails de réalisation des éléments de la figure 2. le premier circuit de décodage 13 peut être réalisé par une porte logique de coincidence du type ET et le second circuit de décodage 14 peut etre malisé par une bascule b stable synchronisée par les fronts montants des impulsions principales des signaux d'entrée E1 et E2. La figure 3 représente, sous une forme synoptique, les détails de réalisation des voies de mesure 15, 16 et 17. La voie de mesure 15 de la vitesse de rotation du moteur comprend essentiellement un convertisseur fréquence/tension 30 dont l'entrée est reliée à un commutateur multiple K1 deux positions dont une première entrée est reliée à la sortie du premier circuit de décodage 13 et une seconde entrée est reliée à l'un des signaux de sortie E1 et E2 du transducteur 2. La voie de mesure 16 de l'angle d'avance à l'ignition comprend, connectés en série : un circuit de multiplexeur 31 dont les sorties sont reliées aux entrées d'un commutateur multiple K2 deux positions, le commutateur Ki, une bascule bistable 32 sensible à un front du signal de commande, un filtre passe-bas 33 et un circuit de calage 34 de la grandeur nulle de l'avance à l'ignition ; la bascule 32 comporte une entrée de positionnement S reliée au commutateur K1 et une entrée de remise à zéro R reliée à une porte logique 35, du type OU,qui reçoit les signaux de mesure S1 et S2 dejà décrits, le circuit de calage 34, constitué par un amplificateur différentiel, comporte une première entrée reliée à la sortie du filtre passe-bas 33 et une seconde entrée reliée à une tension variable Vc fournie, par exemple, par un potentiomètre 36. La voie de mesure 17 du courant moyen des générateurs d'étincelles comprenant, connectés en série un circuit de multiplexeur 37 dont les sorties sont reliées aux entrées du commutateur K2, le commutateur K1 et un filtre passe-bas 38. le commutateur Kî permet, sur la position 1, l'emploi de l'appareil de diagnostic avec un moteur quatre ou six cylindres et, sur la position 2, avec un moteur deux cylindres. le commutateur K2 permet de sélectionner les signaux électriques correspondant à l'un des générateurs d'étincelles. Dans l'application de l'appareil de diagnostic de moteur six cylindres, ce commutateur comporte trois positions. La figure 4 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation des afficheurs numériques 10 et 11 décrits à la figure 2. Un afficheur numérique à trois chiffres significatifs peut être réalisé à partir de boitiers de circuits intégrés standards et de quelques composants électroniques discrets, par exemple - un boitier convertisseur analogique/numérique CI.1, tel que le convertisseur CA 3162 B commercialisé par la Société américaine R.C.A., - un boitier décodeur CI.2, tel que le décodeur CA 3161 X, commercialisé par la même Société, - trois boitiers de diodes éleetroluminescentes 7 segments DED 1 à DEL 3, reliés aux sorties a à g du boitier décodeur, et validés par l'intermédiaire des transistors T1 à T3, par les signaux de sortie 3 à 5 du boitier convertisseur CI.1 L'entrée Il de signal analogique du convertisseur CI.1 est reliée, par l'intermédiaire d'une réristance R1, à 7amortie du commutateur multiposition 12 et l'entrée de commande 6 de ce convertisseur est réliée à la sortie du second circuit de décodage 14. Les diodes D1 et D2 sont des éléments de protection de l'entrée de signal du convertisseur et les potentiomètres P1 et P2 sont respectivement les éléments de réglage du zéro et du domaine de mesure de l'afficheur. Le domaine de vitesses de rotation des moteurs classiques pouvant se situer entre O et 7 ou 8.000 tours/minute, l'afficheur numérique 10 peut avantageusement comporter un quatrième boitier de diodes électroluminescentes DEL, connecté de manière à afficher en permanence le chiffre zéro. Un appareil de diagnostic,tel qu'il vient d'être décrit, peut comporter certaines variantes de réalisation, notamment en fonction des caractéristiques du transducteur 2 de la position des pistons. En effet, il existe des transducteurs qui élaborent directement le signal de synchronisation du cycle d'ignition des cylindres, ce qui autorise l'élimination du premier circuit de décodage 13. D'autre part, les différents transducteurs d'entrée n'ont été énumérés qu'à titre indicatif, en particulier certains types de moteurs sont uniquement équipés des transducteurs 2 et 3 inversement, d'autres types de moteur comportent des transducteurs complémentaires tel qu'un détecteur de cliquetis. le commutateur 12 et le commutateur K2 peuvent être intégrés et comporter un axe de commande unique.Enfin, l'appareil peut être rendu facilement autonome s'il comprend une source d'énergie électrique interne. On voit maintenant, plus clairement, les avantages que présente un appareIl de diagnostic conforme à l'invention. Il permet de vérifier, sur un véhicule en service, que la loi d'avance à l'ignition, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, reste conforme à une loi prédéterminée par le constructeur de ce véhicule. De plus, il permet de diagnostiquer l'élément du système électronique d'ignition, éventuellement défectueux : transducteur d'entrée, contrôleur d'avance ou générateur d'étincelles. Tous les éléments de l'appareil peuvent être disposés dans un coffret de taille classique facilement exploitable. L'adjonction d'afficheurs du type tout ou rien simplifie l'interprétation des mesures, notamment lorsque les transducteurs 3 à 5 fournissent des données à deux niveaux. L'appareil de diagnostic, selon l'invention, trouve son application, notamment, dans les garages et les stations-service et, de façon générale, auprès des utilisateurs de véhicules automobiles. REVERDI CATIONS 1. Appareil de diagnostic multivoie pour moteur à combustion interne multicylindre équipé d'un système électronique d'ignition du type double canal, ce système d'ignition comprenant notamment : des transducteurs d'entrée dont un transducteur de mesure de la position des pistons physiquement couplé au vilebrequin du moteur, ce transducteur fournissant des signaux d'entrée codés El et E2, de synchronisation du cycle et des instants d'ignition des cylindres du moteur et, en sortie, des générateurs d'étincelles munis de mesures Sg' S1 et S2' les sorties de ces générateurs étant reliées aux bougies d'ignition du mélange air/carburant admis dans les cylindres du moteur, appareil de diagnostic caractérisé en ce qu'il comprend les éléments suivants - deux afficheurs numériques : un premier afficheur numérique 10 et un second afficheur numérique 11 dont l'entrée de signal est reliée à un commutateur multiposition 12, - deux circuits de décodage des signaux d'entrée E et E2 : un premier circuit de décodage 13 qui four nit un signal de référence du cycle d'ignition des cylindres et un second circuit de décodage 14 qui fournit un signal carré de durée égale au déphasage relatif des signaux d'entrée E1 et E2. - deux voies de mesure principales : une voie de mesure 15 de la vitesse de rotation du moteur comportant : une première entrée reliée à la sortie du premier circuit de décodage 13, une seconde sor tie reliée à l'un des signaux d'entrée E1, E2 et une sortie reliée à l'entrée du premier afficheur numérique 10 et une voie de mesure 16 de l'angle d'avance à l'ignition comportant : des première et seconde entrées reliées respectivement aux sorties des premier et second circuits de décodage, des en trées reliées aux pointsde mesure S1, S2 et une sor tie reliée à une première entrée du second afficheur numérique il ; ces deux voies comportant un moyen de sélection du type de moteur et la voie de mesure de l'angle d'avance à l'ignition comportant un moyen de sélection de l'un des générateurs d'étincelles, - des voies de mesure auxiliaires comportant : des entrées reliées en correspondance aux sorties des transducteurs d'entrée 3, 4 et 5 et des sorties reliées aux entrées correspondantes du commutateur multipositon 12. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de mesure 15 de la vitesse de rotation du moteur comprend, connectés en série : un commutateur deux positions K1 et un convertisseur fré quence/tensicn 30 ; ce commutateur comportant une première et une seconde entrées reliées respectivement aux première et seconde entrées de cette voie de mesure. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de mesure 16 de l'angle d'avance à l'ignition comprend, connectés en série : un circuit de multiplexeur 31, un commutateur K1, le commutateur K2, une bascule bistable 32, un filtre passe-bas 33 et un circuit de calage 34 du zéro de la voie ; la bascule 32 comportant une première entrée S reliée au commutateur K1 et une seconde entrée R reliée par l'intermédiaire d'une porte logique du type OU aux points de mesure