Brevet FR2532993A1 — publié le 19840316

La présente invention concerne un système d'allumage à régula- tion électronique pour un moteur à combustion interne, compensant l'avance à l'allumage par rapport à la position mécanique du rotor aux faibles vitesses, et dans lequel un signal de correction est dérivé d'un signal de commande rectangulaire, délivré directement par le capteur induc-tif, un signal en dents de scie étant produit à partir d'un flanc du signal de commande, pendant chaque période de ce dernier, et le signal de correction étant prolongé par rapport au signal de commande d'un temps variable avec la vitesse de rota- tion du rotor et déterminé par le flanc décroissant du signal en dents de scie, qui est fixé par la variation de tension aux bornes d'un condensateur, chargé jusqu'à l'apparition du flanc du signal de commande, puis déchargé jusqu'à ce qu'une tension de référence prédéterminée soit atteinte Un tel système d'allumage à régulation électronique est l'objet de la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le no P 31 34 883 Cette dernière décrit un montage dans lequel un signal de commande rectangulaire est d'abord produit à partir du signal de sortie d'un capteur induc- tif, puis sert à la production, aux faibles vitesses de rotation, d'un signal de correction de l'avance systématique à l'allumage dans le bas de la plage de vitesse La figure 1 représente le schéma de ce montage et la figure 2 illustre son fonctionnement. Le montage selon figure 1 comprend un condensateur C, chargé par le courant IL et déchargé par le courant IE Le courant de charge IL circule en permanence, tandis que le courant de décharge IE n'est établi, à l'aide de l'interrupteur S, que par le flanc X du signal d'entrée A selon figure 2 b L'interrupteur S est ouvert de nouveau quand la tension aux bornes du condensateur C atteint la valeur UF selon figure 2 c. La figure 2 a représente la tension Uind, qui est la tension de sortie d'un capteur inductif T est la période et Uv une tension de référence Cette dernière et la tension de sortie du capteur inductif sont comparées par un comparateur non représenté Il en résulte le signal de commande rectangulaire A selon figure 2 b. La variation de tension B aux bornes du condensateur C, selon figure 2 c, est appliquée au comparateur K 1 par l'électrode d'entrée P 1 et au comparateur K 2 par l'électrode d'entrée P La tension B aux bornes du condensateur est comparée à la tension fixe UF selon figure 2 c par le comparateur K 1 Dès que la tension B devient égale à la tension UF, le comparateur K 1 délivre un signal de sortie TX selon figure 2 b Ces impulsions Tx, transmises à la bascule de mémoire FF par la borne E 1, mettent FF à 1 La remise à O de FF s'effectue par le flanc bas-haut du signal de commande A sur l'entrée E 2 Le signal rectangulaire D selon figure 2 e s'établit par suite à la sortie de la bascule bistable FF. La tension B aux bornes du condensateur est comparée à la ten- sion Us selon figure 2 c par le second comparateur K 2 * La tension Us est augmentée par rapport à la tension UF d'une valeur résultant de la vitesse de rotation souhaitée, à partir de laquelle la correction du point d'allumage doit être nulle Un signal E selon figure 2 f s'établit ainsi à la sortie du comparateur K 2 Ce signal E et le signal de sortie D de la bascule FF sont appliqués à un opérateur NI G, pour la production du signal de correction F Le signal F appa- raissant à la sortie de l'opérateur NI est représenté à la figure 2 g et prolongé par rapport au signal de commande A d'un temps At, égal au temps nécessaire au flanc décroissant du signal en dents de scie B pour atteindre la tension Us Les signaux A et F forment, par l'intermédiaire de l'opérateur OU (D 1, D 2), le signal de sortie Z qui détermine la temps pendant lequel la circulation d'un courant primaire est possible dans la bobine d'allumage La figure 2 h repré- sente la variation du courant primaire I Aux vitesses de rota- pr tion élevées, le signal de commande d'entrée A déterminelseul le courant primaire, car le signal en dents de scie B n'oscille alors qu'entre les tensions fixes Us et UF A ces vitesses de rotation, l'intervalle de temps At est par suite nulle. Ce montage d'allumage à régulation électronique, décrit dans la demande antérieure N O P 31 34 883, fonctionne parfaitement tant que la somme de l'angle de fermeture et de la correction maximale du point d'allumage exprimés chacun en pourcentage de la période - ne dépasse pas la valeur 100 % Il est essentiel pour le fonction- nement du montage selon figure 1 que l'impulsion TX de mise à l apparaisse toujours dans le temps avant l'impulsion de remise à 0, c'est-à-dire avant le flanc bas-haut du signal de commande d'en- trée A Dans le cas contraire, le signal en dents de scie T n'atteint plus le niveau de tension UF, devient instable et, après quelques impulsions du signal de commande A, dépasse la tension Us. Les régulations de l'angle de fermeture contenues dans des systèmes d'allumage à régulation électronique doivent, aux vitesses de rotation élevées de moteurs 4 à 6 cylindres, pouvoir corriger un angle supérieur à 75 % Cela est nécessaire pour que le courant d'allumage circulant dans la bobine primaire atteigne une valeur suffisante pour l'allumage, car l'énergie d'allumage dépend de l'intensité de pointe. La figure 3 représente un signal de commande A, pour lequel l'angle de fermeture est: ht = ha u T Le courant primaire de pointe circulant dans la bobine d'allumage atteint alors selon figure 3 b une valeur permettant la production d'une énergie maximale pour l'allumage L'adoption d'une valeur A = % pour la compensation maximale du point d'allumage conduit à une variation selon figure 3 c à la tension B aux bornes du conden- sateur C Comme le montre la figure 3 c, la tension B atteint encore juste le potentiel UF, de sorte que le montage selon figure 1 fonc- tionne encore. La figure 3 d représente par contre la variation de la tension B aux bornes du condensateur C dans le cas o l'angle de fermeture dépasse 75 % et la correction maximale A de compensation du point d'allumage atteint simultanément 25 % ou plus Des angles de ferme- ture de cette valeur sont nécessaires en-particulier pour le-s moteurs à six cylindres Dans le cas précité, la tension B aux bornes du condensateur C n'atteint plus le niveau UF pendant la phase de décharge et croît de la façon présentée Le montage fonc- tionne jusqu'à ce que la tension B aux bornes du condensateur C dépasse la valeur Us, puis demeure au-delà en permanence Les signaux E et D selon figures 2 e et 2 f demeurent alors en permanence au niveau bas, de sorte que le signal de sortie Z selon figure 1 demeure en permanence au potentiel haut Il en résulte que le courant primaire dans la bobine n'est plus coupé Ce courant pri- maire, représenté à la figure 3 f, est permanent à partir de l'ins- tant o la tension B aux bornes du condensateur C est toujours supérieure au potentiel Us Un fonctionnement parfait du système d'allumage n'est donc plus assuré à partir de cet instant. L'invention a pour objet un système d'allumage à régulation électronique, fonctionnant même pour de grands angles de fermeture et simultanément des valeurs maximales élevées de compensation de l'avance à l'allumage. La demande antérieure de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n' P 32 08 088 a certes déjà proposé de supprimer l'action du signal de correction, mais cette opération s'effectue à l'aide d'interrupteurs externes, actionnés manuelle- ment ou commandés par la température Ces interrupteurs doivent toutefois être commandés de façon que la somme de l'angle de ferme- ture et de la valeur de correction maximale exprimés chacun en pourcentage de la période ne puisse pas atteindre la valeur 100 %. En l'absence d'une commande appropriée, la condition précitée ne peut être respectée qu'en renonçant a) à une valeur de correction élevée, ou b) à un angle de fermeture max élevé. L'invention doit permettre le respect de la condition précitée lors d'une coupure électronique, sans renoncer à un angle de ferme- ture max élevé, en assurant que la tension B aux bornes du conden- sateur C ne puisse pas dépasser la tension U de la façon précédem- ment décrite. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la tension de sortie du capteur inductif, fonction de la vitesse de rotation, est comparée par un comparateur à une tension de référence qui est choisie de façon que la tension de sortie du capteur inductif lui soit supérieure à partir d'une vitesse de rotation déterminée du rotor, avec délivrance d'une impulsion de sortie par le comparateur; et cette impulsion de sortie décharge le condensateur de façon qu'il n'y ait pas de correction du signal de commande Il est particuliè- rement avantageux que ce montage permette de dériver directement de la tension du capteur inductif une tension en dents de scie, qui est comparée à une tension de référence Le choix de la valeur de la tension de référence permet de fixer la vitesse de rotation à partir-de laquelle la tension aux bornes du condensateur C est maintenue à une valeur suffisamment faible pour qu'un dépassement de la tension Us soit impossible La régulation de l'angle de fer- meture doit être dimensionnée de façon que la somme de l'angle de fermeture maximal et de la valeur de correction maximale A O soit inférieure à 1000 pour la plage de vitesse de rotation sur laquelle une compensation du point d'allumage est souhaitée. Des valeurs supérieures de l'angle de fermeture doivent être corrigées sur la plage de vitesse de rotation au-delà de la coupure électronique La figure 7 représente un exemple de courbe limite de l'angle de fermeture La plage de compensation souhaitée s'étend jusqu'à 600 tr/mn environ Le début de la coupure électronique se situe vers 800 tr/mn A partir de 1000 tr/mn environ, la somme de l'angle de fermeture et de la valeur de correction maximale A dépasse 100 %. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le comparateur nécessaire est réalisé bous forme d'un amplifica- teur différentiel et constitué par deux transistors interconnectés par leurs électrodes d'émetteur Les signaux d'entrée sont appliqués aux électrodes de base de ces transistors, afin de produire à la sortie du comparateur des impulsions de tension permettant de déchar- ger le condensateur C Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la tension de référence est par exemple choisie de façon à être inférieure, à partir d'une vitesse de rotation du rotor d'envi- ron 800 tr/mn, à la tension de sortie de pointe du capteur inductif à laquelle elle est comparée, de sorte que des impulsions de décharge sont appliquées au condensateur à partir de cette vitesse Selon une autre caractéristique de l'invention, le condensateur ou la source de courant Q 2 sur la figure 6 est avantageusement dimensionné de façon à n'être déchargé, en présence d'impulsions de sortie du com- parateur, que jusqu'à une tension résiduelle inférieure à la tension Us. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1, précédemment décrite, représente le montage connu; les figures 2 a à 2 h, précédemment décrites, représentent les chro- nogrammes des signaux du montage connu selon figure 1; les figures 3 a à 3 f représentent les chronogrammes des signaux du montage connu, pour un angle de fermeture respectivement égal ou supérieur à 75 %; les figures 4 a à 4 d représentent les chronogrammes des principaux signaux du montage selon l'invention; la figure 5 représente la tension de pointe délivrée par le capteur inductif en fonction de la vitesse de rotation; la figure 6 représente le schéma du montage selon l'invention; et la figure 7 représente l'angle de fermeture en fonction de la vitesse de rotation. La figure 4 a représente le signal de sortie du capteur inductif, la tension de pointe positive croissant selon figure 5 de façon sensiblement linéaire avec la vitesse de rotation Cette variation de tension positive du capteur inductif est comparée selon figure 4 b à une tension de référence UREF Dès que la tension de pointe du capteur inductif dépasse la tension de référence UREF, des impulsions de sortie TH sont délivrées par le comparateur des deux tensions. La figure 4 c représente ces impulsions de sortie Leur durée croît avec la vitesse de rotation Ces impulsions de sortie sont appli- quées à la base de T 4 sur la figure 6, dé sorte que le condensateur C est déchargé par chaque impulsion afin que la tension B aux bor- nes du condensateur C ne puisse jamais dépasser la valeur Us pendant la phase de croissance La figure 4 d représente la courbe de tension B aux bornes du condensateur C dans ce cas. Dans un montage réalisé avec un angle de fermeture maximal de 80 % et une valeur de compensation maximale du point d'allumage de %, le courant de charge est IL = 12, p A et le courant de décharge IE= 50 p A (figure 1-) A une vitesse de rotation de 600 tr/mn, la compensation d'allumage devait être réduite de 25 % à 0 % La tension UF était fixée à 0,4 V La capacité des condensateurs C est de 2 p F La régulation d'angle de fermeture pouvait pour la première fois corriger l'angle de fermeture maximal de 80 % à partir de 1000 tr/mn Le condensateur était déjà suffisamment déchargé à cette vitesse. Dans le montage selon figure 6, la partie positive de la tension induite est appliquée à un diviseur de tension constitué par les résistances R 1 et R 2, dont le curseur est relié à l'électrode de base du transistor T 1 Les transistors npn T 1 et T 2 constituant le comparateur 3 sont reliés par leurs électrodes d'émetteur à la source de courant Q 3 commune Les tensions à comparer sont appliquées aux électrodes de base des deux transistors La tension UREF, déri- vée intérieurement de la "tension de bande interdite", est appli- quée à l'électrode de base du transistor T 2 Dès que cette tension est inférieure à la tension de base du transistor T 1, ce dernier et par suite T 3 deviennent conducteurs Le circuit collecteur du transistor T contient les résistances R et R qui, quand le 3 4 transistor T 3 est conducteur, produisent une chute de tension qui ouvre le transistor npn T 4 et établit ainsi le circuit de décharge du condensateur C par ce transistor T 4 Des impulsions ouvrant le transistor T 4 apparaissent pour la première fois vers 800 tr/mn. A 1000 tr/mn environ, ces impulsions déchargent le condensateur C pratiquement à O V Pendant la durée restante de la période, qui est de 30 ms à 1000 tours, le condensateur C de 2 j F n'est rechargé qu'à 0,19 V par le courant de charge précité IL = 12,5 p A L'impul- sion suivante de sortie-du comparateur décharge de nouveau le con- densateur C à O V Il est ainsi assuré qu'à partir d'une vitesse de rotation de 1000 tr/mn, le signal B demeure toujours inférieur à la valeur de 0,4 V de la tension UF. La valeur de pointe du signal de sortie du capteur inductif augmente quand la vitesse de rotation continue à croître La durée des impulsions de sortie du comparateur augmente par suite aussi, de sorte que le signal B ne peut atteindre que des valeurs infé- rieures à 0,19 V. La coupure électronique du système d'allumage selon l'inven- tion présente l'avantage d'exclure des ratés d'allumage, voire la destruction de la bobine d'allumage par la circulation permanente d'un courant dans l'enroulement primaire, même en cas d'accélé- ration excessive pendant la phase de démarrage et de systèmes d'allumage présentant une vaste régulation de l'angle de fermeture et des valeurs élevées de compensation de l'avance à l'allumage. Bien entendu, diverses modifications peuvent âtre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Système d'allumage à régulation électronique pour un moteur à combustion interne, compensant l'avance à l'allumage par rapport à la position mécanique du rotor aux faibles vitesses de rotation, et dans lequel un signal de correction (F) est dérivé d'un signal de commande rectangulaire (A), délivré directement par le capteur inductif, un signal en dents de scie (B) étant produit à partir d'un flanc (X) du signal de commande, pendant chaque période de ce dernier, et le signal de correction (F) étant prolongé par rap- port au signal de commande d'un temps (At) variable avec la vitesse de rotation (n) du rotor et déterminé par le flanc décroissant du signal en dents de scie, qui est fixé par la variation de tension aux bornes d'un condensateur (C), chargé jusqu'à l'apparition du flanc (X) du signal de commande, puis déchargé jusqu'à ce qu'une tension de référence (UF) prédéterminée soit atteinte, ledit sys- tème étant caractérisé en ce que la tension de sortie (U ind) du cap- teur inductif, fonction de la vitesse de rotation, est comparée par un comparateur (K 3) à une tension de référence (UREF qui est choisie de façon que la tension de sortie du capteur inductif lui soit supérieure à partir d'une vitesse de rotation déterminée du rotor, avec délivrance d'une impulsion de sortie (TH) par le comparateur; et cette impulsion de sortie (TH) décharge le condensateur (C) de façon qu'il n'y ait pas de correction du signal de commande (A). 2 Système d'allumage à régulation électronique selon revendica- tion 1, caractérisé en ce que le comparateur (K 3) est réalisé sous forme d'un amplificateur différentiel avec deux transistors (T 1, T 2) interconnectés par leurs électrodes d'émetteur, les signaux d'entrée étant appliqués aux électrodes de base; et le signal de sortie prélevé sur la résistance de collecteur (R 3) d'un transistor (T 1) est appliqué à un transistor (T 4) en parallèle avec le conden- sateur (C) et qui, lors de l'apparition d'une impulsion de sortie (TH) sur le comparateur, est amené dans l'état passant et constitue un circuit de décharge du condensateur (C). 3 Système d'allumage à régulation électronique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension de référence 253299,3 (UREF) est choisie de façon à être inférieure à la tension de sor- tie de pointe du capteur inductif à partir d'une vitesse d'environ 1000 tr/mn du rotor, les impulsions de sortie (TH) de décharge du condensateur apparaissant alors à la sortie du comparateur (K). 4 Système d'allumage à régulation électronique selon revendi- cation 3, caractérisé en ce que le condensateur (C) est dimensionné de façon à n'être déchargé, en présence d'impulsions de sortie du comparateur, que jusqu'à une tension résiduelle inférieure à la tension fixe (UF) à laquelle le signal en dents de scie (B) est comparé pour la production d'un signal de correction (F).