Brevet FR2528119A1 — publié le 19831209

Dispositif détecteur pour la détermination de facteurs de fonctionnement, notamment dans des installations d'allumage de moteurs à combustion interne La présente invention concerne un dispositif détecteur pour la détermination d'angles, vitesses de rotation, courses et analogues, ainsi que d'une marque de repère avec deux éléments se déplaçant l'un par rapport à l'autre, auquel cas l'un des éléments comporte des mar- ques de repère en forme de segments, et l'autre comporte un élément répondant aux marques de repère, avec, en outre, pour la détection de l'une des marques, la dis- position régulière des marques de repère présente une irrégularité définie, l'élément étant raccordé à un montage d'exploitation qui détecte la longueur des mar- quages et en déduit directement des signaux de commande. Il est connu, pour la commande d'installa- tions d'allumage de moteurs à combustion interne, d'utili- ser des détecteurs qui indiquent la position de rotation instantanée du vilebrequin ou de l'arbre à cames du mo- teur Deux types de détecteurs sont usuels Dans les détecteurs dénommés "à incrément", plusieurs dents sont réparties, à intervalles égaux, sur le pourtour d'un disque émetteur Le nombre de ces dents est alors choisi tel que, à partir d'une marque de repère prédéterminée, par comptage des dents, on peut déterminer une position quelconque du vilebrequin ou de l'arbre à cames, pour en déduire, par exemple, le point d'allumage du moteur Dans de tels détecteurs à incrément, il est connu d'utiliser des marques de repère spéciales, mais il est également connu de donner à l'une des dents une forme différente définie, de telle sorte que, de cette:tarière, la marque de repère soit représentée Une telle disposition est décrite dans le brevet DE 29 39 643 Cependant, de tels détecteurs à incrément présentent l'inconvénient systé- matique que la détermination d'un point d'allumage, lors _ O d'un démarrage du moteur, n'est possible qu'après écoule- ment d'un certain temps mort Cela est dû à ce que le comptage des dents ne peut commencer qu'après le passage d'une marque de repère devant un élément capteur prévu à cet effet Suivant la position réelle de la marque de repère lorsque le moteur est à l'arrêt, il s'écoule ainsi un temps plus ou moins long jusqu'au fonctionnement défini du détecteur à incrément. Par contre, on connaît, d'autre part, des détecteurs dits "à segments", avec lesquels sont prévus, sur le pourtour d'un disque émetteur, des portions de segments allongées, dont le nombre, dans le cas de leur disposition sur l'arbre à cames, correspond au nombre de cylindres du moteur, ou bien, dans le cas de leur disposition sur l'arbre de vilebrequin, correspond à la moitié du nombre de cylindres, car, ainsi qu'il est connu, l'arbre de vilebrequin tourne avec une vitesse de rotation égale à la moitié de la vitesse de rotation de l'arbre à cames Dans levcas de tels détecteurs à segments, on observe chaque fois le flanc antérieur et le flanc postérieur du segment et ainsi la longueur du segment Etant donné que le flanc antérieur du segment est habituellement décalé d'un angle déterminé par rapport au point mort haut du moteur, le point ou instant d'allu- mage peut être constaté à l'intérieur d'une période de temps définie par la longueur du segment En conséquence, dans le cas de détecteurs à segments, aucune marque de repère spéciale n'est nécessaire pour déterminer le point d'allumage, car à chaque segment quelconque est affecté certainement un cylindre. Si, cependant, on désire définir un cylindre particulier, il est nécessaire de prévoir, également dans ce système à segments, une marque de repère et de disposer le disque émetteur sur l'arbre à cames Pour cela, il est connu, d'après le brevet DE 28 54 017, de disposer, dans l'intervalle entre segments, une dent supplémentaire qui est décalée par rapport à un segment, de telle sorte que, lors du passage de cette dent plus courte et du segment plus long devant un élément capteur, l'un des segments se trouve défini par cette marque. Cependant, si l'on utilise un détecteur à segments défini de cette manière, en liaison avec un montage de calcul commandé par programme, par exemple dans le cas d'une installation d'allumage d'un moteur commandée par une micro-calculatrice, on se heurte à des difficultés du fait de l'intervention supplémentaire des flancs anté- rieur et postérieur de la dent de repère Dans le cas d'un montage de calcul commandé par programme, les flancs antérieur et postérieur sont en effet constatés et exploités comme des événements asynchrones qui sont amenés à une entrée d'interruption du micro-processeur, de telle sorte que chaque production d'un signal d'interruption entraîne l'appel à un sous-programme Une dent de repère supplé- mentaire, avec flancs supplémentaires antérieur et posté- rieur, nécessite ainsi une dépense élevée disproportionnée de programmation, avec prévision de mémoires et analogues. Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que l'irrégularité définie est constituée par une longueur de marque de repère différente de la longueur des autres marques, et le montage d'exploi- tation contient un montage de calcul commandé par programme auquel est amené, lors de l'apparition de chaque marquage, un ordre d'interruption. Le détecteur conforme à l'invention présente l'avantage que, lors de l'emploi avec un montage de calcul commandé par programme, seule est nécessaire une dépense supplémentaire de programme extraordinairement faible pour la détection, dans le cas d'un détecteur à segments, d'une marque de repère d'un des segments Ainsi, il est possible de prévoir, avec une dépense supplémentaire réduite, un marquage de cylindre, dans des installations d'allumage avec montage de calcul commandé par programme Ce marquage lo de cylindre est d'avantage particulier, par exemple, dans le cas de véhicules avec déconnexion de la poussée, dans lesquels par exemple pour un moteur à six cylindres - un seul groupe de cylindres est mis chaque fois à l'arrêt. Etant donné que, dans le cas de tels systèmes, une amenée définie de carburant à un cylindre déterminé est nécessaire, il est possible, avec le détecteur conforme à l'invention, de constituer un montage de calcul à commande par programme correspondant qui soit particulièrement simple et écono mique. L'invention s'étend à des modes de réalisation avantageux du détecteur selon les caractéristiques ci-dessus. C'est ainsi que, avec des constitutions particulières de l'invention, les flancs antérieurs des segments sont disposés équidistants sur le pourtour, et chacun à la même distance du point mort haut du moteur à combustion Il est ainsi possible de procéder, dès le démarrage du moteur, à des mesures de vitesses de rotation directement par mesure de flanc antérieur à flanc antérieur suivant, de telle sorte qu'un fonctionnement défini du moteur soit aussitôt possible. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le disque à segments est exploré au moyen d'un élément magnétique ou optique. En outre, le détecteur conforme à l'invention n'est pas utilisable seulement pour la commande d'installa- tion d'allumage de moteurs à combustion interne. Il convient également, d'une manière générale, pour l'obtention de valeurs de mesure pour la détection d'angles, de vitesses de rotation, de courses d'éléments et analogues chaque fois qu'une marque de repère doit être détectée en supplément avec une dépense réduite. La description ci-après se rapporte à des exemples de réalisation et à leurs avantages, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation de principe d'un exemple de réalisation d'un dispositif détecteur conforme à l'invention, la figure 2 est un schéma par blocs pour explication du mode de fonctionnement d'un montage de calcul, tel qu'utilisé avec le détecteur de l'invention. La figure 1 représente un disque indicateur à segments 1 qui est entraîné en rotation avec l'arbre à cames d'un moteur à combustion interne Au voisinage du pourtour du disque à segments 1, est disposé un élément 2 qut entre en collaboration alternativement avec chacun des segments 10, 20, 30, 40 qui sont disposés sur le pourtour du disque 1 Lorsque le disque 1 tourne de la manière indiquée en figure 1, en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, les références 11, 21, 31, 41 désignent les flancs antérieurs et les références 12, 22, 32, 42 indiquent les flancs postérieurs des segments , 20, 30, 40 par rapport à l'élément 2. Comme le montre la figure 1, les flancs antérieurs 21, 31, 41 sont disposés équidistants sur le pourtour, tandis que le flanc antérieur 11 du segment 10 est décalé d'un angle par rapport à la position équidis- tante Les flancs postérieurs 12, 22, 32, 42 sont, dans l'ensemble, équidistants, et chacun d'eux est décalé d'un angle déterminé par rapport à la position de point mort OT Les flancs sont alors disposés de telle manière que les flancs antérieurs 11, 21, 31, 41 correspondent à un point "d'avance" prédéterminé et que les flancs postérieurs 12, 22, 32, 42 correspondent à un point de "retard" pré- déterminé, par rapport à un point d'allumage préalablement fixé. La coopération alternative des segments 10, , 30, 40 avec 2 'éléme:t 2 peut être réalisée de diverses manières, connues dans la technique Ainsi, cette coopéra- tion peut être de type magnétique, auquel cas l'élément 2 est sensible à un champ magnétique, étant par exemple un palpeur à induction, du type Hall ou Wiegand Les seg- ments 10, 20, 30, 40 sont alors constitués, de manière correspondante, en tôle ferromagnétique, ou constitués comme des écrans pour l'interruption d'un champ magnétique extérieur Il est cependant envisageable d'utiliser une coopération alternative optique, auquel cas les segments , 20, 30, 40 sont constitués comme des écrans, qui interrompent un faisceau lumineux entre une source lumi- neuse et un élément photo-sensible Il est naturellement possible d'utiliser d'autres effets physiques connus pour cette collaboration. L'élément 2 est raccordé à une entrée d'interruption 3 f d'un montage de calcul 3 commandé par programme Dans l'exemple représenté en figure 1, ce montage est constitué par une installation d'allumage commandée par un micro-processeur, lequel présente, d'une manière connue, une unité centrale 3 a, avec mémoires appropriées 3 b et des unités réceptrices/émettrices 3 c, qui sont reliées entre elles, chacune, par un conducteur de données 3 d, ainsi qu'un conducteur d'adresse 3 e La commande des unités disposées à la suite, par exemple l'installation d'allumage proprement dite, s'effectue par l'intermédiaire d'un raccordement 3 g à entrée et sortie. Dans le montage de calcul 3 commandé par programme, se déroule un programme pour la commande d'une installation d'allumage Si, alors, devant l'élément 2, passe l'un des flancs 11, 21, 31, 41, il est produit un signal correspondant qui parvient à l'entrée d'interrup- tion 3 f Ce signal a pour effet que le programme en dérou- lement est interrompu et qu'un sous-programme est mis en action, ayant pour objet, par exemple, la mesure de la longueur de l'un des segments 10, 20, 30, 40, auquel cas l'extrémité des segments sans nouvelle interruption par les flancs 12, 22, 32, 42 peut être détectée, par exemple par une boucle d'attente. Pour mettre en évidence le comportement ainsi choisi, il est prévu, en figure 2 un schéma par blocs Les éléments ainsi prévus ne sont pas tous contenus, en tant que tels, dans le montage de calcul 3 Ils servent maintenant à mettre en évidence le procédé utilisé pour la mesure de la longueur des segments. Le signal de l'élément 2 parvient sur un différentiateur 4, qui, de son côté, commande un montage de porte 5 prévu entre un générateur de cadence 6 et un compteur 7 Ce compteur est relié à un comparateur 9, d'ur e part, directement, et, d'autre part, par l'inter- médiaire d'une mémoire 8. Le montage de porte 5 est commandé pour ouverture et fermeture à la cadence des signaux délivrés par l'élément 2, de sorte que, dans le compteur 7, les impul- sions du générateur de cadence sont comptées pendant un intervalle de temps qui correspond à la longueur d'un segment Pour cela, le montage de porte 5 est ouvert lors de l'apparition d'un flanc antérieur 11, 21, 31, 41 et il est à nouveau fermé lors de l'apparition du flanc posté- rieur correspondant 12, 22, 32, 42 Lors de l'apparition du flanc postérieur 12, 22, 32, 42, le contenu du compteur 7 est transféré dans la mémoire 8 et le compteur 7 est ramené en arrière Ainsi, à la fin de chaque processus de comptage, peut être réalisé, dans le comparateur 9, une comparaison entre la longueur du segment mesuré et celle du segment précédent Dans le cas dans lequel le segment a tout d'abord été mesuré, il se trouve dans la mémoire 8, un nombre qui correspond à la longueur du segment 40. Dans le compteur 7 apparaît, à la fin de la détection du segment 10, un état de comptage inférieur, car le segment est plus court La comparaison est effectuée lors de l'arrivée du flanc postérieur 12, avant que la transmission du compteur 7 dans la mémoire 8 et le recul du compteur aient lieu Dans ce cas, le comparateur 9 indiquera une dif- férence, de telle sorte que, lors de l'apparition du flanc postérieur 12, un signal sera émis indiquant que le segment 10 est le segment marqué Cette information peut alors être transmise pour le déclenchement de processus d'allumage et d'injection, par l'intermédiaire du raccordement 3 g d'entrée et de sortie, sans que, par cela, la détection des signaux du disque à segments 1 soit modifiée d'une manière quelconque. Il est évident que l'utilisation décrite ci-dessus pour la commande d'installations d'allumage ou d'injection dans des véhicules automobiles, avec la forme de réalisation suivant la figure 1, ne doit être- considérée que comme un exemple Le détecteur conforme à l'invention convient, en outre, pour d'autres problèmes de mesure, dans lesquels est nécessaire la détection périodique d'angles, de vitesses de rotation, de courses et analogues avec chaque fois une marque de référence. De tels problèmes de mesure se posent, par exemple, avec des machinesoutils, ou machines d'emballage à commande numérique ainsi qu'entraînements asservis de types les plus divers, dans lesquels des déplacements de rotation, d'approche et d'éloignement doivent être surveillés. 2 528119 R E V E N D I C A T I O N S ) Dispositif détecteur pour la détermina- tion d'angles, vitesses de rotation, courses et analogues, ainsi que d'une marque de repère avec deux éléments se déplaçant l'un par rapport à l'autre, auquel cas l'un des éléments comporte des marques de repère en forme de segments, et l'autre comporte un élément ( 2) répondant aux marques de repère, avec, en outre, pour la détection de l'une des marques, la disposition régulière des marques de repère présente une irrégularité définie, l'élément ( 2) étant raccordé à un montage d'exploitation qui détecte la longueur des marquages et en déduit directement des signaux de commande, dispositif caractérisé en ce que l'irrégularité définie est constituée par une longueur de marque de repère différente de la longueur des autres marques, et le montage d'exploitation contient un montage de calcul commandé par programme ( 3) auquel est amené, lors de l'apparition de chaque marquage, un ordre d'interruption. 2 ) Dispositif détecteur suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'une partie est constituée par un disque indicateur à segments ( 1) rotatif d'un moteur à combustion interne, sur le pourtour duquel est formé un nombre de segments ( 10, 20, 30, 40) correspondant au nombre de cylindres du moteur, auquel cas, lors du passage d'au moins chaque flanc antérieur ( 11, 21, 31, 41) des segments ( 10, 20, 30, 40) devant l'élément ( 2), un signal est produit, qui est amené à une entrée d'interruption ( 3 f) du montage de calcul ( 3) et ce dernier détermine, de l'apparition du signal, la longueur des segments ( 10, 20, 30, 40) et, par comparaison des longueurs avec une valeur de référence, l'apparition de la marque de référence. ) Dispositif détecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de référence est constituée par la longueur du segment chaque fois précédent. 4 ) Dispositif détecteur suivant l'une des revendications 2 ou 3, pour un montage de calcul ( 3) pour la commande de l'installation d'allumage d'un véhicule automobile, dans laquelle le point d'allumage dans le temps est réglable, entre un point "d'avance" et un point "de retard", par rapport à une valeur de référence, dispositif caractérisé en ce que le flanc antérieur ( 11, 21, 31, 41) des segments ( 10, 20, 30, 40) correspond à un point d'avance dans le temps et le flanc postérieur ( 12, 22, 32, 42) correspond à un point de retard, le segment défini ( 10) étant décalé, à son flanc antérieur ( 11) d'un angle(), notamment égal à 2 à 5 de l'angle de vilebrequin, et le montage de calcul ( 3) déduit la vitesse de rotation du moteur des flancs postérieurs ( 12, 22, 32, 42) disposés symétriquement autour du point mort haut (OT) du moteur. ) Dispositif détecteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément ( 2) est sensible au champ magnétique et le disque indicateur à segments ( 1) présente des segments marqués magnétiquement ( 10). 6 ) Dispositif détecteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément ( 2) est sensible à la lumière et le disque indicateur à segments ( 1) est constitué avec des segments ( 10) agissant comme écrans.