Brevet FR2507684A1 — publié le 19821217

La présente invention a pour objet un instrument indicateur des conditions de fonctionnement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile. L'invention concerne en particulier un instrument indicateur comprenant plusieurs capteurs destinés à fournir des signaux électriques d'information indicatifs de la valeur d'une grandeur ou d'un paramètre correspondant du fonctionnement du moteur, un circuit de traitement et de commande relit auxdits capteurs et destiné à traiter lesdits signaux d'information et à fournir à sa sortie des signaux de commande qui sont transmis à un dis- positif d'affichage destine à être disposé dans l'ha- bitacle du véhicule et à fournir des indications visuelles des conditions de fonctionnement du moteur. L'invention a pour but de réaliser un instrument indicateur du type spécifié plus haut qui soit d'une fabrication simple et dconomique et capable de fournir d'une façon synthétique et immédiate des indicationa visuelles des conditions de fonctionnement du moteur qui puissent être interprétéos facilement et'rapidement par le conducteur et qui soient de nature à suggérer au conducteur les manoeuvres qui permettent d'op- timiser le fonctionnement du moteur. En vue d'atteindre ce but, Invention a pour objet un instrument indicateur dont la caractéristique principale réside dans le fait que le dispositif d'af- fichage comprend i a) une structure support munie dune ouverture, b) une lame de matière transparente ou translucide, portée par ladite structure support et placée en face de ladite ouverture, cette lame présentant sur une face un diagramme cartésien orthogonal qui reprdsen- te la puissance maximum développée par le moteur en fonc tion du nombre de tours de ce moteur, ce diagramme comprenant une région de référence délimitée en bas par un côté horizontal qui joue le rôle de l'axe des abcisses et, en haut, par une courbe représentant l'allure de variation de la puissance maximum développée par le moteur en fonction du nombre de tours, cette région de référence étant délimitée en- outre par deux cités verticaux qui jouent le rôle des axes des ordonnées et qui joignent chacun une extrémité dudit côté horizontal à une extrémité correspondante de la courbe, et c) une plaque support portant sur une face une série de diodes luminescentes disposées en matrice à l'intérieur dtune région dont la forme correspond sensiblement à celle de ladite région de référence de ladite lame et qui sont connectées audit circuit de traitement et de commande, cette plaque support étant portée par ladite structure support dans une position qui fait face à la lame et qui est adjacente à cette dernière, de manière que lesdites diodes luminescentes soient placée s face à la région de référence de ladite lame et qu'à chaque diode luminescen- te correspondent des coordonnées correspondantes du diagramme de la lame, chacune des diodes luminescentes étant destinée à Outre activée par le circuit de traitement et de commande lorsque, dans le fonctionnement, la puissance développée par le moteur et le nombre de tours de ce moteur correspondent sensiblement aux coordonnées de cette diode dans le diagramme. D'autres caractéristiques et avantages-de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivro d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en perspective partiel- le de l'habitacle d'un véhicule, avec un tableau de bord équipé d'un instrument indicateur suivant l'invention t la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une forme de réalisation de l'instrument indicateur suivant l'invention s la figure 3 est une vue en perspective de l'ins- trument indicateur de la figure 2 la figure 4 est une vue avant d'une lame ou d'un panneau qui fait partie de l'instrument indicateur des figures 2 et 3 t la figure 5 est un schéma de circuit de l'instrument indicateur suivant l'invention. Comme on peut le voir en se référant aux figures 1 à 3, un instrument indicateur suivant l'invention comprend un dispositif d'affichage désigné dans son ensemble par la référence 1, destiné à être fixé au tableau de bord 2 d'un véhicule automobile, dans une position telle qu'il soit facilement visible pour le conducteur. Le dispositif d'affichage 1 est relié par plusieurs conducteurs électriques 3 à un circuit de traitement et de commande 4 (figure 2) qui sera décrit plus complètement dans la suite. Le circuit de traitement et de commande 4 est relié à plusieurs capteurs 5, de type classique, destinés à fournir des signaux électriques d'information dont chacun est indicatif de la valeur d'une grandeur ou d'un paramètre correspondant du fonctionnement du moteur (-non représenté) du véhicule, Ces capteurs électriques seront décrite plus complètement dans la suite.Le circuit de traitement et de commande 4 est destiné à élaborer lesdits signaux dinformation et à fournir des signaux de commande au dispositif d'affichage le Ainsi qu'il ressortira de la suite de la description, ce dispositif est destiné à fournir, en fonction de ces signaux de oom- mande, des signalisations de type optique relatives aux conditions de fonctionnement du moteur du véhicule. Dans la forme de réalisation représentée à ti- tre d'exemple sur les figures 2 et 3, le dispositif dtaffichage f comprend une structure support constituée par un élément 10 en forme de cuvette et par un cadre 11 destiné à être fixé au bord de l'ouverture dudit élément 10 en forme de cuvette.Le dispositif d'affichage comprend en outre une lame 12 de matière transparente ou translucide, de forme sensiblement rectangulaire, et une plaque 13, qui possède également une forme sensiblement rectangulaire, avec des diniensions sensiblement égales è celles de la lame 12. Cette plaque et la lame sont disposées 8 X'intérieur do l'élément 10 en forme de cuvette de telle manière que la plaque 13 s'appuie contre des bossages de positionnement 14 qui font saillie sur la paroi de fond de l'élément 10 en forme de cuvette et que la lame 12 soit appuyée contre la face de la plaque dirigée vers l'ouverture de l'élément en forme de cuvette. La lame 12 et la plaque 13 sont serrées et maintenues dans leur position de travail à l'intérieur de l'élément 10 sous l'effet de la fixation du cadre il au bord de l'ouverture de cet élément. Ainsi qu'il ressort de la figure 4, la lame 12 présente sur une face un diagramme cartésien orthogonal Il représentant la puissance maximum développée par le moteur du véhicule en fonction du nombre de tours de ce moteur0 Le diagramme D comprend une région de référence R délimitée en bas par un côté horizontal 15 qui joue le rôle de l'axe des abeisses, le long duquel sont reportées les valeurs numériques successives (10, 20, 30, 40, 50, 60, sur la figure 4) qui forment une échelle de valeurs relatives au nombre de tours du moteur (dans l'exemple de la figure 4, les valeurs numériques indiquées correspondent aux nombres de tours instantanés du moteur divisés par 100). La région de référence R est délimitée en haut par une courbe C représentant l'allure de variation do la puissance maximum développée par le moteur en fonction du nombre de tours. Dans l'exemple représenté, cette cour- be a été tracée en utilisant une échelle logarithmique pour les ordonnées. La région de référence R est délimitée en outre par deux côtés verticaux 16, 17 qui jouent le rôle d'axes des ordonnées et qui joignent chacun une extrémité du segment horizontal 15 à une extrémité correspondante de la courbe C.Dans la région de référence R du diagramme D sont en outre portées plusieurs courbes G dont chacune représente le lieu géométrique des points auxquels correspond dans le diagramme D, une même valeur de consommation de carburant dans une pdriode do temps prédéterminée. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, on a tracé les courbes relatives à une consommation de carburant de 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 14, 20 litres à l'heure. Les courbes subdivisent la région de référence R en une série de bandes. Aux points compris dans chacune des bandes du diagramme D correspondent des valeurs de consommation horaire de carburant comprises entre les valeurs qui distinguent les deux courbes G qui délimitent la bande. Dans le diagramme D, on a en outre porté une première et une deuxième droites J, K, dont chacune représente le lieu géométrique des points appartenant b la zone de référence (R) et auxquels correspond Sensiblement une même valeur du rendement du moteur. Les droites J, K subdivisent le diagramme D en trois zones. La zone comprise entre lo côté inférieur du diagramme et la droite K représente le lieu des points qui correspondent à un fonctionnement du moteur aveo un rendement médicore.Les points de la bande du diagramme qui est comprise entre les droites J et K correspondent à dos conditions de fono- tionnement du moteur dans lesquelles le moteur travaille avec un bon rendement~. La partie du diagramme comprise entre les courbes C et J représente des conditions de fonctionnement à très bon rendement du moteur. Sur sa face dirigée vers la lame 12, la plaque 13 porte un ensemble de diodes luminescentes 20 (figure 2) disposées en matrice à l'intérieur d'une région R' dont la forme correspond sensiblement à celle de la ré- gion de référence R tracée sur la lame 12. Les diodes luminescentes 20 sont relies au circuit de traitement et de commande 4 par les conducteurs 3. Ces conducteurs partent de la plaque 13 et traversent une fente 21 ména aée dans la paroi de fond de l'élément 10 en forme de cuvette.La plaque 13 est en outre munie d'un autre ensemble de dindes luminescentes 22 reliées au circuit de traitement et de commande 4 par des conducteurs 3 et qui forment une rangée parallèle à la ligne inférieure de la matrice de diodes précitée, de telle manière que chaque diode 22 de cette rangée soit alignée sur une colonne correspondante de diodes luminescentes 29 de la matrice. La plaque 13 supporte en outre, sur sa face dirigée vers la lame 12,un un dispositit d'affichage alpha- numérique 22 qui, dans l'exemple représenté sur la figure 2, comprend deux affichages du type dit à sept segments juxtaposés entre eux, au-dessus de la région R, à proximité du côté gauche de la plaque 13. Cette plaque sup- porte en outre deux dispositifs de signalisation optiques 24, 25 constitués, par exemple, par des diodes luminescentes, disposés l'un à côté de l'autre, entre le dispositif d'affichage alphanumérique 23 et la région R de la plaque. Le dispositif d'affichage alphanumérique 23 et les dispositifs de signalisation 24 et 25 sont reliée au circuit de traitement et de commande 4 par les conducteurs de liaison électriques 3. A l'état monté et comme on l'a déjà indiqué plus haut, la lame transparente ou translucide 12 est serrée contre la plaque 13 qui porte les diodes lumines- centes 20 22, 24 et 25 et le dispositif d'affichage al- phanumérique 23. Dans ces conditions, l'observateur qui regarde de face le dispositif d'affichage 1 voit appaaî- tre sensiblement la présentation illustrée par la figure 4. En effet, l'observateur peut voir le diagramme D reporté sur la lame 12, et à travers cette lame 12, il peut en outre voir le dispositif d'affichage alphanumérique 23, la matrice de diodes 20, la rangée sous-jacente de di- des luminescentes 22 et les diodes luminescentes 24 et 25. On décrira maintenant en se reportant à la fi- gure 3, et uniquement à titre d'exemple, le schéma d'un circuit de traitement et de commande 4 destiné à piloter le dispositif d'affichage 1 décrit plus haut. On a indiqué respectivement en 30 et 31 sur la figure 5 un premier et un deuxième capteurs de vitesse, de type classique, qui sont respectivement associés à l'arbre du moteur et à l'arbre principal de la botte de vitesses du véhicule. Les capteurs 30, 31 fournissent à leur sortie des signaux électriques d'information qui sont respectivement indicatifs, instant après instant, du nombre de tours de l'arbre du moteur et du nombre de tours de l'arbre principal de la botte de vitesses. En 32, on a indiqué un capteur de dépression, de type clas- sique, destiné à Otre disposé dans le collecteur d'aspi- ration du moteur du véhicule. Le circuit de traitement et de commande 4 com- prend un circuit d'interface d'entrée 33 relié aux capteurs 30 et 31 et au capteur 32 par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique 34. Le circuit d'in- terface d'entrée 33 est relié par un faisceau de lignes des données 35 à une unité centrale de traitement (CPU) 36. Cette unité centrale de traitement 36 est à son tour reliée à des circuits de mémoire à simple lecture (ROM) 37 par l'intermédiaire d'un faisceau 'de lignes des adres- ses 38 et un faisceau de lignes bidirectionnelles des données 39. Les circuits de mémoire 37 sont reliés à d'autres circuits de mémoire 40, du type à accès alEa- toire (RAM) par l'intermédiaire d'un faisceau de lignes des adresses 41 et d'un faisceau de lignes bidirection- nelles des données 43. En 44, on a indiqué un faisceau de lignes de commande qui relient l'unité centrale de traitement 36 au circuit d'interface d'entrée 33, aux circuite de mémoire 37, 40 > et à un circuit d'interface de sortie 45.Ce dernier circuit est relié au disposi- tif d'affichage alphanumérique 23 et aux diodes 20, 22, 24 et 25 portées par la plaque 13, par l'intermédiaire d'un ensemble de lignes électriques de liaison 3o Le circuit de traitement et de commande 4 est préparé, avec des techniques de programmation de type classique, pour saisir dans son fonctionnement les signaux d'information apparaissant à la sortie des capteurs 30 et 32.Le circuit do traitement et de commande 4 traite ces signaux et en tire, par des algorithmes de type classique , des données relatives à la puissance développée instantaziément par lé moteur, au carburant consommé par le moteur dans une période de temps pré établie et à la consommation de carburant nécessaire pour le parcours d'un trajet d'une longueur pré-établie par le véhicule (par eremple les litres de carburant consommés en 100 km). Sur la base des données obtenues, le circuit de traitement et de commande fournit à sa sortie des signaux destinés à piloter le fonctionnement de la matrice de diodes 20, des diodes luminescentes 22, du dispositif d'affic@@ge alphanumérique 23 et des diodes luminescentes 24 25 portées par la plaque 13.En particulier, dans le fonctionnement, le circuit de traitement et de commande 4 provoque l'allumage de la diode luminescente 20 dont les coordonnées dans le diagramme D de la lame 12 correspondent sensiblement à la puissance ce instantanée développée par le moteur et au nombre de tours instantané du moteur du véhicule. L'allumage de cette diode donne plusieurs iniormations au conducteur. En effet, on suppose que, à un certain instant, le circuit de traitement et de commande 4 provoque l'allumage de la diode luminescente indiquée par X sur la figure 4. L'allumage de cette diode fournit au conducteur les informations suivantes : le moteur tourne à environ 2250 tours à la minute ; la puissance développée par le moteur est très inférieure à la puissance maximum que le moteur est en mesure de développer à ce nombre de tours 3 la consommation horaire de carburant est comprise entre 4 et 5 litre à heure t et le moteur fonctionne avec un bon rendement. Si, plus tard, le circuit de traitement et de commande 4 provoque l'allumage de la.diode luminescente indiquée par la lettre Y sur la-figure 4, l'allumage de cette diode Y donne au contraire au conducteur les indications suivantes t le moteur tourne à une vitesse d'en- viron 5000 tours à la minute la puissance développée par le moteur correspond à la puissance maximum que le moteur est en mesure de développer à ce nombre de tours g la consommation de carburant est supérieure à 20 litres à l > heure i et le rendement du moteur est optimum. A chaque instant du fonctionnement, le circuit de traitement et de commande 4 provoque, en même temps que l'allumage d'une diode 20 de la matrice de diodes luminescentes, l'allumage de la diode luminescente 22 qui est alignée verticalement sur la colonne de la matrice à laquelle appartient la diode luminescente 20 qui est allumée à cet instant. Ceci permet au conducteur de lire plus facilement la valeur instantanée du nombre de tours du moteur. A chaque instant du fonctionnement, le circuit de traitement et de commande fournit en outre des signaux de commande au dispositif d'affichage alphanumérique 23, pour donner une indication numérique de la consommation de carburant qui serait nécessaire pour parcourir 100 km en conservant les conditions de fonctionnement du moteur constamment identiques aux conditions instantanées com- sidérées. Les diodes luminescentes 24 et 25, qui sont de préférence capables de fournir des signalisations lumineuses Be différentes couleurs, sont activées, l > une lorsque le moteur du véhicule tourne à son régime minimum et l > autre, lorsque le nombre de tours du moteur excède une valeur maximum pré-établie (hors limites de tours-minute). L'instrument indicateur décrit plus haut présente de nombreux avantages. En premier lieu, il est capable de four- nir une indication visuelle extrêment synthétique des conditions de fonctionnement du moteur du véhicula. En observant l'instrument, le conducteur connaît immddiate- ment le point de travail du moteur, aussi bien an rendement qu'en consommation et qu > en puissance développée en fonction du nombre de tours. Le diagramme présenté par le disppsitif d'affichage permet au conducteur d'optimiser'sa conduite, quelles que soient les conditions de marche, afin d'obtenir le meilleur compromis entre les prestations du moteur et la consommation nécessaire pour obtenir ces prestations. En effet en observant les indications fournies par le dispositif d'affichage 1, le conducteur peut, en agissant sur l'accélérateur et sur la boite de vitesses, amener le point de travail du moteur dans la région la mieux appropriée du diagramme D, selon les conditions de marche du véhicule. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du cadre de ltinvention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Instrument indicateur des conditions de fonctionnement d > un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, comprenant plusieure capteurs (5) destinés à fournir des signaux électriques d'information indicatifs de la valeur d dfune grandeur ou d'un paramètre correspondant du fonctionnement du moteur, un circuit de traitement et de commande (4) relié auxdite capteurs (5) et destiné à traiter lesdits signaux d'information et à fournir à sa sortie des signaux de commande qui sont transmis à un dispositif d'affichage (1) destine à Stre disposé dans l'habitacle du véhicule et à fournir des indications visuelles des conditions de fonctionnement du moteur, caractérisé en ce que ledit dispositif d'af- fichage (1) comprend : a) une structure suport (10, 11) munie d'une ouverture , b) une lame (12) de matière transparente ou translucide, portée par ladite structure sup- port (10 ; 11) et placée en face de ladite ouverture, cette lame présentant sur une face un diagramme cartésien orthogonal (D) qui représente la puissance maximam développée par le moteur en fonction du nombre de tours de ce moteur, ce diagramme (D) comprenant une région de ré- férence (R) délimité en bas, par un côté horizontal (15) qui joue le rôle de I'axedes abcisses et, en haut, par une courbe (C) représentant l'allure de variation de la puissance maximum développée par le moteur en fonction du nombre de tours, cette région de référence (R) étant délimitée en outre par deux côté verticaux (16, 17) qui jouent le r8le des axes des ordonnées et qui joignent chacun une extrémité dudit c8té-horizontal (15) à une extrémité correspondante de ladite courbe (C)I et c) une plaque support (13) portant sur une'face une série de diodes luminescentes (20) disposées en matrice à l'intérieur dune région (R') dont la forme correspond sensiblement à celle de ladite région de référence (R) de ladite lame (12) et qui sont connectées audit circuit de traitement et de oom- mande (4), cette plaque support (13) étant portée par ladite structure support (10, 11) dans une position qui fait face à la lame ( 12) et qui est adjacente à cette dernitre, do manière que lesdites diodes luminescentes (20) soient placées faco à la région de référence (R) de ladite lame (12) et qui chaque diode luminescente (20) correspondent des coordonnées correspondantes du diagramme (D) de la lame (12), chacune des diodes luminescentes (20) étant destinée à outre activée par le circuit de traitement et de commande (4) lorsque, dans le fonctionnement, la puissance développée par le moteur et le nombre de tours de ce moteur correspondent sensiblement aux coordonnées de cette diode dans le diagramme (n). 2 - Instrument indicateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce quet sur le diagramme (D) porte par ladite lame (12), sont portées plusieurs courbe bes (G) dont chacune représente le lieu géométrique des points de la zone de référence (R) auxquels correspond sensiblement une même valeur de la quantité'de carburant consommée par le moteur dans une période de temps pré dtablie. 3 - Instrument indicateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diagramme (D) porté par ladite lame (12) comprend en outre plusieurs courbes (J, K) dont chacune représente le lieu géométrique des points de la dite zone de référence (R) auxquels correspond sensiblement une même valeur du rendement du moteur. 4 - Instrument indicateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite plaque support (13) est en outre munie d > une autre série de diodes luminescentes (22) reliées audit circuit de traitement et de commande (4), disposées au-dessous de ladite matrice de diodes luminescentes (20) et formant une rangée parallèle aux lignes de ladite matrice, de telle manière que chaque diode luminescente (22) de ladite rangée soit alignée sur une colonne correspondante de diodes luminescentes (20) de ladite matrice, chaque diode luminescente (22) de ladite rangée étant associée à une valeur correspon- dante-pré-établie du nombre de tours du moteur et étant destinée à être activée par le circuit de traitement et de commande (4) lorsque, dans le fonctionnement, le nombre de tours du moteur correspond sensiblement à la valeur prédéterminée du nombre de tours. 5 - Instrument indicateur suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'affichage alphanumérique (23) porté par ladite plaque (13), relié au circuit de traitement et de commande (4) et destiné à fournir une indication visuelle de la quantité de carburant qui est consommée par le moteur du véhicule pour l'exécution d'un parcoure d'une longueur pré-établie. 6 - instrument indicateur suivant la revendication 5, caractérise en ce qu'il comprend en outre un premier et un deuxième dispositifs de signalisation optique (24, 25) supportés par ladite plaque (13) et destinés à fournir respectivement une première et une deuxième signalisations lorsque, dans le fonctionnement, le nombre de tours du moteur est inférieur ou égal à une valeur minimum pré-établie et, respectivement, lorsque le nombre de tours du moteur est supérieur ou égal i une valeur maximum pré-établie.