Brevet FR2531146A1 — publié le 19840203

Dispositif de synchronisation pour un système d'allumage électronique L'invention se rapporte à un dispositif de synchronisation pour un système d'allumage électronique destiné à un moteur à combustion interne multicylindres et plus particulièrement à un moteur à gaz à 4 temps. Le dispositif de synchronisation selon l'invention s'applique à un système d'allumage électronique du type comportant une pluralité de générateurs d'étincelles à secondaires commandant chacun l'allumage d'un ou de deux cylindres et comprenant: des moyens électromécaniques comportant un jeu de masse- lottes métalliques, toutes identiques, disposées sur un disque entraîné en rotation par un axe de sortie du moteur et un couple de détecteurs fixes disposés en regard de la course des masselottes des moyens électroniques de traitement des signaux El et E 2 de sortie du couple de détecteurs, qui fournissent un signal SO de réfé- rence du cycle d'allumage des cylindres du moteur et un signal SI de référence de l'allumage de chaque cylindre. Un dispositif de ce type est connu par le-brevet français 78 27 923. Dans ce dispositif connu il est prévu autant de masselottes que de géné- rateurs d'étincelles et au moins une masselotte auxiliaire décalée angu- lairement, par rapport à l'une des masselottes principales, d'un angle égal à l'écartement angulaire des détecteurs Cette disposition est nécessaire dans le cas d'utilisation de circuits d'avance automatique double canal ou l'écartement des détecteurs doit être au moins égal à l'angle d'avance maximale du moteur mais inférieur à l'angle séparant le point d'allumage de deux cylindres successifs. Dans le cas o on n'utilise pas un circuit d'avance de ce type ou lorsque simplement un dispositif d'avance variable n'est pas nécessaire (cas des gros moteurs à gaz) cette contrainte sur l'écartement des détec- teurs est éliminée. Dans un dispositif selon l'invention au lieu d'ajouter une masse- lotte auxiliaire, on supprime une des masselottes principales correspon- dant à chaque tour moteur. Le but recherché est atteint par le fait que, selon l'invention, le nombre de masselottes pour un tour moteur est égal au nombre moins un de cylindres à allumer pendant ce tour moteur et que-l'écartement angu- laire des détecteurs est tel que pour chaque point d'allumage moins deux d'un même tour moteur les détecteurs sont simultanément excités alors qu'un seul détecteur est excité pour les deux autres points d'allumage et que les moyens électroniques comportent un circuit de coincidence qui reçoit les deux signaux El et E 2 et fournit le signal SQ lorsque ces signaux sont dans des états logiques différents et l'un des signaux El ou E 2 est dans un état logique prédéterminé, et un circuit logique fournissant le signal SI lorsque l'un au moins des signaux El ou E 2 est délivré par les détecteurs. De préférence un dispositif selon l'invention s'applique à un sys- tème d'allumage comportant N générateurs chacun jumelé à 2 cylindres calés à 3600 d'un moteur à 2 N cylindres Le disque sur lequel sont disposées n-1 masselottes est entrarné directement par le vilebrequin, il peut cependant être entraîné par l'arbre à came et comporter alors 2 n-2 masselottes. Les signaux de référence 50 et Si peuvent être utilisés pour commander un dispositif de distribution séquentielle et cyclique des signaux de déclenchement des générateurs d'étincelles comportant un compteur programmable dont le nombre d'états est égal au nombre de générateurs d'étincelles, tel par exemple que celui décrit dans le brevet français 76 38 128. Il est particulièrement important que le signal SQ ne soit pas perturbé par des défauts de forme et de synchronisation ou par l'absence accidentelle d'un des signaux des détecteurs. 531 146 e Pour éviter les défauts de forme du signal SO le circuit de coin- cidence comporte des moyens générant à partir du signal El deux signaux A et B dont le front montant coihcide avec le front montant de El et de longueurs telles que B le signal E 2. Pour éviter l'effet de l'absence accidentelle d'un des signaux El ou E 2 on prévoit un dispositif de sécurité bloquant l'allumage en cas d'absence anormale d'un de ces signaux Ce dispositif de sécurité com- prenant deux compteurs programmables comptant l'un les impulsions El, l'autre les impulsions E 2, l'un et lautre remis à O par le signal de référence SO et des moyens logiques délivrant un signai de sécurité qui bloque l'allumage si le signal SO apparaît alors que le comptage est inférieur au nombre normal d'impulsions El ou E 2: ce qui se trouve expli- cité ci-après. On obtient ainsi un dispositif de synchronisation particulièrement fiable qui ne nécessite pas une grande précision dans le positionnement des masselottes et des détecteurs. On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un dispo- sitif de synchronisation selon l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels La Fig I est un schéma général du dispositif La Fig 2 représente le bloc 50 de distribution de la Fig 1 La Fig 3 un adaptateur pour moteur à allumage symétrique La Fig 4 les chronogrammes des signaux du capteur de la Fig 3 Les Fig 5 et 6 des moyens d'élaboration des signaux SO et Si La Fig 7 un adaptateur pour moteur à allumage non symétrique La Fig 8 les chronogrammes des signaux du capteur de la Fig 7. Les Fig 9 à 11 les chronogrammes obtenus avec des signaux défectueux La Fig 12 un mode de réalisation du générateur de signaux de synchronisation 52 Les Fig 13 à 15 les chronogrammes des signaux correspondants du générateur de la Fig 12 (avec Fig 14 défaut de El,Fig 15 défaut de E 2) La Fig 16 le bloc de contrôle et de déclenchement 53 La Fig 17 le bloc de sécurité mise sous tension 55 La Fig 18 le bloc de sécurité capteurs 54 Les Fig 19 2 23 les chronogrammes des signaux du bloc de sécurité capteur de la Fig 18. Le mode de réalisation que l'on va décrire s'applique à un moteur à 12 cylindres en V à points d'allumages successifs des cylindres équi- distants ou non L'invention peut bien entendu s'appliquer à un moteur à N cylindres, N étant un nombre supérieur à deux, pair ou impair Chaque générateur d'étincelles est couplé à deux cylindres dont le point d'allu- mage est déphasé de 360 vilebrequin On pourrait bien entendu dans certaines configurations avoir un générateur d'étincelles par cylindre. L'ensemble du dispositif est représenté schématiquement à la Fig 1 Six générateurs d'étincelles 21 à 26 distribuent chacun l'éner- gie d'allumage simultanément à un cylindre de la première rangée de cylindres (numérotés 1 à 6) et à un cylindre de la deuxième rangée de cylindres (numérotés 7 à 12) Le bloc de distribution 50 déclenche cycli- quement les générateurs d'étincelles dans l'ordre 21 à 26 et on voit par les liaisons aux cylindres que l'ordre d'allumage réalisé est 1 8 5 10 3-7 -6 11 -2-9-4 12. Le bloc de distribution 50 élabore les ordres de déclenchement des générateurs d'étincelles en fonction essentiellement d'un signal de synchronisation SO fourni par un générateur de signaux de synchroni- sation 52 et d'un signal d'avancement Si 1 fourni par un bloc de contr 8 le et de déclenchement 53 Les signaux SO et 51 sont élaborés à partir de signaux E 1 et E 2 délivrés cycliquement au cours de chaque cycle du moteur par un adaptateur 51, un cycle moteur correspondant à l'allumage séquen- tiel de tous les cylindres du moteur. Le bloc de distribution 50 est représenté de façon détaillée en Fig-, 2 Il comporte un compteur programmable 100 dont l'entrée de remise à RZ reçoit le signal de synchronisation SO et l'entrée de comptage C le signal d'avancement SI. 253114 e Le compteur 100 comporte six sorties de comptage (numérotées 1 à 6) reliées chacune respectivement à une entrée des six portes NON-ET 101 à 106 et une septième sortie 7 bouclée sur l'entrée de remise à zéro RZ Les autres entrées des portes 101 à 106 reçoivent du bloc de contrôle et de déclenchement 53 un signal EC dit d'énergie con- trôlée Les sorties des portes 101 à 106 sont reliées chacune res-t pectivement à une entrée des portes NON-OU 11 1 à 116 dont l'autre entrée peut recevoir un signal IA d'interdiction d'allumage-provenant du bloc de sécurité 55 Chaque porte 111 à 116 délivre donc par l'intermédiaire des étages de puissance 121 à 126 à un générateur d'étincelles 21 à 26 un signal de niveau 1 lorsque la sortie corres- pondante 1 à 6 du compteur 100 est à l'état 1 et que EC = 1 et l A = O. La distribution cyclique est correctement assurée si un signal Si est fourni au compteur à chaque passage au point mort haut d'un cylindre et un signal de synchronisation SO d'initialisation pour chaque tour moteur au compteur 100 (par ex les cylindres 1 et 6). On va maintenant décrire en se référant aux Fig 3 à 6 le principe de l'élaboration des signaux SO et Si La Fig 3 repré- sente les moyens électromécaniques les élaborant Ils comportent un disque 60 solidaire en rotation de l'arbre moteur ou vilebrequin 59 qui tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Le disque 60 porte à sa périphérie 5 masselottes métalliques conduc- trices identiques ml à m 5 espacées consécutivement d'un angle constant ( 600 dans l'exemple), les masselottes m 5 et ml étant espacées de 2 En regard de ces masselottes sont disposés deux détecteurs fixes 61, 62 Les circuits constitutifs des détecteurs peuvent par exemple être du type décrit dans le brevet français 76 38 128 ci-dessus mentionné. Au passage d'une masselotte les détecteurs 61, 62 émettent respectivement des signaux El, E 2 de niveau logique 1 Le calage des détecteurs est tel que le signal El corresponde à chaque fois à un point mort haut Les chronogrammes des signaux El, E 2, SO et Si sont représentés sur la Fig 4. Selon l'invention un circuit de coïncidence (Fig 5) reçoit les deux signaux El et E 2 et fournit le signal SO lorsque El et E 2 sont à l'état logique 1 et un circuit logique (Fig 6) fournit le signal Si lorsque l'un au moins des signaux El ou E 2 est à l'état logique 1 Le circuit de coïncidence comporte une porte ET 63 et un inverseur 64. Le circuit logique 65 est constitué d'une porte OU. Le capteur décrit à la Fig 3 s'applique à un moteur à points d'allumages équidistants (cas d'un 12 cylindres en V à 600) Dans le cas d'un moteur en V par exemple à 750 les points d'allumages ne sont pas équidistants, ils sont alternativement espacés de = 750 et de = 450 Les moyens habituels d'adaptation et filtrage des signaux n'ont pas été représentés. Un capteur de 'cette configuration est représenté en Fig 7 et les chronogrammes correspondants en Fig 8 Les masselottes m 5 et les détecteurs sont alors espacés de l'angle + = 1200. Les figures 9 à 11 représentent les perturbations du signal de synchronisation dûes à un mauvais calibrage et/ou un mauvais posi- tionnement relatif des signaux El et E 2 L'apparition de signaux SO parasites risque de perturber l'ordre de l'allumage des cylindres et de produire ainsi des avaries graves au moteur La Fig 9 représente le cas o les distances des détecteurs par rapport aux massefottes sont inégales, la Fig 10 le cas o l'angle entre les détecteurs n'est pas égal à l'angle entre deux masselottes devant les exciter simulta- nément et la Fig 11 le cas général d'une imprécision de détection conduisant à un écart des fronts montants ou descendants de deux impulsions El, E 2 simultanées. Le principe des mesures prises pour remédier à ces défauts va gtre exposé en se référant aux chronogrammes de la Fig 13 et à la réalisation du générateur de signaux de synchronisation 52 détaillé à la Fig 12 On élabore des signaux A et B dont le front montant correspond au front montant du signal El et de durée telle que B incluse dans l'impulsion E 2 correspondante Par une opération logi- que ET entre C et E 2 on obtient une impulsion D correspondant à chaque signal E 2 On obtient enfin le signal SO par une opération ET logique entre C et D. 2 531146 Pour réaliser ces fonctions logiques, le générateur de signaux de synchronisation 52 (Fig 12) comporte un premier circuit monostable constitué de façon classique de deux portes NON-ET 66 et 67, du condensateur Cl et de la résistance Ri Ce monostable reçoit le si- gnal El et délivre le signal A Un deuxième monostable ( 68, 69, C 2, R 2) délivre le signal B La durée des signaux A eti B est respective- ment réglée par le choix de Cl Ri et de C 2 R 2 Une porte NON-ET 70 dont les entrées reçoivent les signaux A et B délivre l'impulsion C. Une porte NCN-ET 71 dont les entrées reçoivent le signal E 2 et l'impulsion C délivre le signal D Enfin une porte ET 72 délivre le signal SO à partir des impulsions C et D Les signaux 50, C et D sont délivrés respectivement aux bornes 73, 74 et 75. Le dispositif fonctionne correctement si les détecteurs 61, 62 fournissent bien un signal El ou E 2 au passage de chaque masselotte. Si un signal El ou E 2 est absent par suite de la défaillance d'un détecteur, on obtient selon le cas (Fig 14 et 15) un signal SO excé- dentaire ou pas de signal SO au cours d'un cycle -Ceci conduit à un décalage de la distribution des étincelles pouvant provoquer des avaries graves au moteur. Le bloc de sécurité de mise sous tension 55 va maintenant être décrit en référence à la Fig 17 L'amplificateur opérationnel 76 reçoit du bloc de contrôle et de déclenchement 53 une tension TV fonction de la vitesse du moteur La sortie de l'amplificateur opérationnel 76 est reliée à la base d'un transistor Tl du type NPN dont l'émetteur est relié à la masse et le collecteur relié à la base d'un transistor T 2 du type NPN La base du transistor T 2 est reliée à l'alimentation par une résistance R 7, son émetteur à la masse et son collecteur d'une part à l'alimentation via une résistance RIO et d'autre part aux entrées R des deux bascules 77 et 78 du type RS (par exemple une 4013) par les résistances R 8 et R 9 L'entrée S de la bascule 77 reçoit le signal de synchronisation SO provenant de la sortie 73 du générateur de signaux de synchronisation 52 La sortie Q de la bascule 77 est reliée à l'une des entrées de la porte logique NON-OU 80, dont l'autre entrée est reliée à un inverseur 79 qui reçoit le signal D pris à la sortie 75 du générateur de signaux 52 La sortie de la porte 80 est reliée à l'entrée S de la bascule 78 dont la sortie Q délivre le signal IA d'interdiction d'allumage qui est appliqué à une entrée de chacune des portes 111 à 116 (Fig 2) du bloc de distribution 50 En outre, la base du transistor T 2 reçoit le signal de sécurité SC provenant du bloc de sécurité capteur 54. Le but du bloc de sécurité 55 est d'interdire l'allumage tant qu'un premier signal de synchronisation SO n'est pas apparu car le compteur n'est alors pas synchronisé Tant que le signal TV parvenant à l'amplificateur opérationnel 76 n'est pas d'un niveau suffisant pour ren- dre passant les transistors T 1 et T 2, un niveau 1 est appliqué aux entrées R des bascules 77 et 78 qui restent insensibles aux signaux qu'elles reçoi- vent La sortie Q de la bascule 78 délivre alors un signal IA de niveau 1 qui, appliqué aux portes 111 à 116 interdit l'allumage. Dès que les transistors T 1 et T 2 sont passants par suite d'un niveau suffisant du signal TV, les entrées R des bascules 77 et 78 reçoi- vent un signal O Ceci permrnet à la bascule 77 de basculer en présence du premier signal SO appliqué à son entrée S et à la bascule 78 de bas- culer en présence du premier signal D arrivant par l'inverseur 79 La sortie Q de la bascule 78 étant à 0, les portes 111 à 116 recevant un signal IA = O autorisent Il'allumage. Les bascules 77 et 78 sont utilisées de la même façon pour inter- dire l'allumage lorscu'un signal de sécurité SC de niveau 1 provenant du bloc de sécurité capteur 54 est appliqué à la base du transistor T 2. On va maintenant décrire le bloc de sécurité capteur 54 en réfé- rence à la Fig 19 Destiné à éviter l'effet de l'absence accidentelle d'un des signaux El ou E 2, ce bloc de sécurité comporte deux compteurs programmables 81 et 82 comptant l'un les impulsions El, I'autre les impulsions E 2, I'un et l'autre remis à O par le signal de synchronisation SO et des moyens logiques délivrant le signal de sécurité SC qui bloque l'allumage si le signal SO apparait alors que le comptage est inférieur au nombre normal d'impulsions El ou E 2. L'entrée de comptage C du compteur 81 reçoit les signaux E 1 provenant du générateur de signaux de synchronisation 52 et correspon- dant au signal E 1 calibré L'entrée de comptage C du compteur 82 reçoit les signaux E 2 provenant du capteur 51. La remise à zéro des compteurs s'effectue par bouclage et envoie du signal de synchronisation SO sur leurs entrées RZ comme il a été décrit pour le compteur 100 (portes CU N 01, 02, 03, 04). 2531146 ' Les moyens logiques comportent un premier groupe de deux bascules RS 83 et 84 testant les sorties Ai et Bl du compteur 81 et un deuxième groupe de bascules RS 85 à 89 testant les sorties B 2 à F 2 du compteur 82. Les entrées R et S des bascules 83 à 89 sont branchées sur les sorties des compteurs 81 à 82 tel qu'indiqué sur la Fig 18 Les sorties Q des bascules 83 et 84 sont reliées aux deux entrées d'une porte NON-OU et les sorties Z des bascules 85 à 89 aux cinq entrées d'une porte NON-ET 91 pouvant être réalisées par un circuit du type 4068 de la Socié- té MOTOROLA. La sortie de la porte NON-OU 90 est reliée à l'entrée S d'une bas- cule D 92 et la sortie de la porte NON ET 91 à l'entrée S d'une seconde bascule D 93 à travers le circuit inverseur 9,la. Les sorties Q des bascules 92 et 93 contrôlent par l'intermédiaire des transistors T 3 et T 4 le signal de coupure SC délivré à la sortie 94 du bloc de sécurité capteur 54. On va maintenant décrire le fonctionnement du bloc de sécurité 54 en se référant aux chronogrammes des Fig 19 à 23. Pour les signaux C (représentatifs du signal El) seule la dispari- tion du 1 er créneau du cycle peut entraîner le défaut d'aiguillage dans la distribution par-absence du signal de synchronisation SO. Si les signaux A'1 (sortie de la bascule 84) et B'1 (sortie de la bascule 83) sont simultanément nuis, contrairement au chronogramme de la Fig 22, un état 1 apparaît à la sortie de la porte NON-OU 90, la sortie Q de la bascule 92 passe de l'état O normal à l'état 1 et le signal SC prend la valeur O qui entraîne le blocage du bloc de sécurité 55. Pour les signaux E 2 la disparition de l'un des 4 premiers créneaux peut entraîner un défaut de distribution Le chronogramme de l'état nor- mal des entrées de la porte NON-ET 91 (sortie Q des bascules 85 à 89) est représenté en Fig 23. Si l'un au moins des signaux B'2 à F'2 (sorties des bascules 85 à 89) ne se trouve pas à l'état O contrairement à ce chronogramme, la sortie de la porte NON-ET 91 bascule à l'état O ce qui porte après inver- sion par le circuit 91 a l'entrée S de la bascule 93 à l'état 1 et comme précédemment le signal SC prend la valeur O qui entraîne le blocage du bloc de sécurité 55 On remarquera que la condition est possible grâce au fait que l'on utilise le front montant du signal C comme fin d'état O des sorties Q des bascules 85 à 89, alors que le début de l'état O de la 2531146 ' bascule suivante est déclenché par le front montant du signal E 2 corres- pondant qui est en avance sur le front montant de C. Enfin le reset des deux bascules 92 et 93 se fait automatiquement dès coupure et remise sous tension du dispositif par le transistor T 4 dont la base et le collecteur sont reliés à l'alimentation. On va maintenant décrire le bloc de contrôle et de déclenchement 53 schématisé à la Fig 16. Il est constitué d'une porte logique OU recevant les signaux El et E 2, d'un circuit 96 constitué d'un monostable et d'un intégrateur et d'un circuit 97 de contrôle de la charge en fonction de la vitesse Le circuit 97 reçoit via le transistor T 7 un signal de déclenchement à chaque apparition d'un signal El ou E 2 et le signal-tension TV fonction de la vitesse délivrée par le circuit 96 Il délivre à sa sortie 98 a le signal dit d'énergie contrôlée EC appliqué aux entrées des portes 101 à 106 du bloc de distribution 50 et à sa sortie 98 b via le transistor T 6 le signal Si appliqué à l'entrée C du compteur 100 Le signal TV utilisé par le bloc de sécurité 55 est prélevé à la borne 99. 2531146 ' R E V E ND I C A T IO N S 1 Dispositif de synchronisation pour un système d'allumage électronique destiné à un moteur à combustion interne multicylindres, du type comportant une pluralité de générateurs d'étincelles ( 21 à 26) à secondaire commandant chacun l'allumage d'un ou de deux cylindres et comprenant: des moyens électromécaniques ( 51) comportant un jeu de masselottes métalliques (ml à m 5), toutes identiques, disposées sur un disque ( 60) entraîné en rotation par un axe de sortie ( 59), du moteur et un couple de détecteurs fixes ( 61, 62) disposés en regard de la course des masselottes des moyens électroniques ( 52 à 55) de traitement des signaux E 1 et E 2 de sortie du couple de détecteurs, qui fournissent un signal SO de référence du cycle d'allumage des cylindres du moteur et un signal 51 de référence de l'allumage de chaque cylindre un bloc de distribution ( 50) piloté par les signaux SO et 51 - dispositif caractérisé en ce que le nombre de masselottes (ml à m S) pour un tour moteur est égal au nombre moins un de cylindres ( 1 à 12) à allumer pendant ce tour moteur et l'écartement angulaire des détecteurs ( 61, 62) est tel que, pour chaque point d'allumage moins deux d'un même tour moteur, les deux détecteurs ( 61, 62) sont simultanément excités alors qu'un seul des détecteurs est excité pour les-deux autres points d'allumage les moyens électroniques ( 52 à 55) comportent un circuit de coïncidence ( 63, 64 ou 52) qui reçoit les deux signaux El et E 2 et fournit le signal SO lorsque ces signaux sont dans des états-logiques différents si l'un des signaux E 1 ou E 2 est dans un état logique prédé- terminé, et un circuit logique ( 65 ou 53) fournissant le signal 51 lors- que l'un au moins des signaux E 1 ou E 2 lui est délivré par-les détec- teurs ( 61, 62). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque ( 60) sur lequel sont disposées les masselottes (ml à m 5) est entraîné directement par le vilebrequin ( 59), le nombre de cylindres étant égal à 2 N et le nombre de masselottes à n-l et le système d'allu- mage comportant N générateurs ( 21 à 26), chacun jumelé à 2 cylindres calés à 360 . 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque sur lequel sont disposées les masselottes (ml à m 5) est entraîné par l'arbre à cames ( 19), le nombre de cylindres étant égal à 2, et le nombre de masselottes à 2 n-2. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de coïnihcidence ( 52) comporte des moyens ( 66 à 69) générant à partir du signal E 1 deux signaux A et B dont le front montant coihcide avec le front montant de E 11 et de Ion- gueurs telles que B sion C dont le front montant correspond au front descendant de B et le front desc noanr en 'ront descendant de A, des moyens ( 71) déiivrant un signai E 2 Wou D) rverse de E 2 (ou D), un opérateur logique de type ET ( 72) délivrant ie signal de référence SO lorsque l'impulsion C est dans le même état logique que le signal E 2 (ou D). 0 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de sécurité ( 54) bloquant l'allumage en cas d'absence anormale d'une impulsion El ou E 2, ce dispositif comprenant deux compteurs programmables ( 81,82) comptant l'un les impuisions El, I'autre les impulsions E 2, I'un et l'autre remis à O par le signal de référence SO, et des moyens logi- ques délivrant un signal de sécurité SC qui bloque l'allumage ( 83 à 93) si le signal SO apparait alors que le comptage est inférieur au nombre normal d'impuisions El ou E 2. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'initialisation ( 55) qui délivre un signal d'inter- diction d'allumage IA au bloc de distribution ( 50) au dessous d'une vitesse moteur prédéterminée ou lorsque le dispositif de sécurité ( 54) lui fournit le signal SC significatif d'une absence anormale d'une impulsion E 1 ou E 2.