Brevet FR2574119A1 — publié le 19860606

SYSTEME ELECTRONIQUE D' ELABORATION D'UN SIGNAL SYNCHRONE D'UN SIGNAL D' ALLUMAGE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La pr6sente invention concerne un système 4lectronique d'élaboration d'un signal synchrone d'un signal d'allumage de moteur à combustion interne. Lorsque l'on désire connaître la vitesse de rotation d'un moteur, par exemple dans le but de réaliser un compte-tours, un limiteur de r4gime, etc..., il est possible d'utiliser comme information, et ce pour les moteurs à essence, le signal issu de l'allumage. Ceci dispense de l'adjonction d'un capteur spécifique à la fonction. On sait que, pour un moteur donné, le nombre d'étincelles par tour est une constante: par exemple deux allumages par tour pour un moteur à quatre cylindres et quatre temps. Le comptage de ces impulsions dans une unité de temps détermine la vitesse de rotation du moteur. On connaît déjà des systèmes analogiques réalisant des fonctions comptetours en utilisant le signal d'allumage. Ces systèmes comprennent un étage de mise en forme du signal d'allumage, un monostable de constante de temps B, un intégrateur et un dispositif d'affichage du régime moteur. En fonctionnement, le signal d'allumage déclenche le monostable dont la constante de temps prédéterminée i dépend du type de moteur (2 ou 4 temps; 4, 6... cylindres). On obtient en sortie du monotable un signal de période T dgale la période du signal d'allumage et dont la valeur moyenne de la tension V est de la forme: V = A. = B.N, T A et B étant des constantes et N le régime moteur (nombre de tours/mn). tours/mn). - 2 - L'intégration du signal de sortie du monostable permet donc d'obtenir une tension proportionnelle au régime moteur à partir de laquelle on commande le dispositif d'affichage, qui sera de préférence analogique. On connaît également des systèmes numériques assurant la même fonction et qui comprennent un étage de mise en forme, un calculateur pour la mesure de la période du signal d'allumage mis en forme, le calcul de l'inverse de cette période et la mise à l'échelle du résultat obtenu, et un dispositif d'affichage. Dans ces deux types de systèmes, la mise en forme du signal d'allumage est fondamentale car c'est elle qui garantit la reproduction de la périodicité de ce signal. Ces systèmes de mesure du régime moteur à partir du signal d'allumage sont associés à des systèmes d'allumage conventionnels à rupteur, qu'il soit mécanique ou électronique, et prélèvent le signal d'allumage ou signal tachymétrique aux bornes du rupteur. Or, la forme de ce dernier n'est pas totalement définie et dépend notamment: du type de rupteur utilisé (électronique ou mécanique), du fabricant d'allumeur et des technologies employées (rapport de transformation bobine, etc...), des conditions de fonctionnement du moteur (régime, charge, etc...) et de son usure (bougies, segmentation), 30.du type de moteur (suralimenté ou atmosphérique, taux de compression). De ce fait, dans les réalisations connues, les circuits de mise en forme sont souvent adaptés à un couple allumage-moteur spécifique et ne remplissent pas toujours parfaitement leur fonction. -3 - L'invention vise à fournir un système d'élaboration d'un signal synchrone du signal d'allumage d'un moteur qui présente un fonctionnement sûr et soit aisément adaptable à différents types de moteurs et systèmes d'allumage. A cet effet, l'invention a pour objet un système électronique d'élaboration d'un signal synchrone d'un signal d'allumage prélevé aux bornes du rupteur associé à la bobine d'allumage d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de comparaison à hystéresis dont la sortie passe d'un premier état à un deuxième état lorsque la tension du signal d'allumage dépasse un seuil haut prédéterminé et revient du deuxième état au premier état lorsque la tension du signal d'allumage descend au-dessous d'un seuil bas prédéterminé, un circuit basouleur déclenché par les moyens de comparaison et dont la sortie délivre ledit signal synchrone, et un circuit discriminateur de durée qui n'autorise la commutation du circuit basculeur en réponse au passage de la sortie des moyens de comparaison du deuxième état au premier état que lorsque ladite sortie reste dans le premier état pendant une durée au moins égale à une valeur déterminée. Suivant une caractéristique de l'invention, le seuil haut prédéterminé est compris entre la tension du pic initial du signal d'allumage et la tension d'alimentation de la bobine, et le seuil bas prédéterminé est compris entre la tension d'alimentation et la tension correspondant à la recharge en énergie de la bobine. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit discriminateur de durée est adapté pour autoriser l'application immédiate au circuit basculeur du signal de sortie des moyens de comparaison lors du passage du premier au deuxième état, et présente, lors du passage de la sortie des moyens de comparaison du deuxième état au premier état, une constante de temps comprise entre une valeur maximale permettant à la tension à l'entrée du circuit basculeur d'atteindre le seuil de 2 574 119 4- iu- commutation de ce dernier et une valeur minimale interdisant - -ladite tension d'atteindre ledit seuil de commutation pendant les phases d'oscillation du-signai d,à.llumage:comprises entre -le pic initial et la phase de recharge en énergie de la bobine. D'autres- -caractéristiques et avantages de Iliinvention: ressortiront de la descriptionf qui. va- suivre d'un mode de sa, réalisation donné uniquement-à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels - la figure- 1 est une vue_ schématique d'un système d'allumage conventionnel à rupteur; - - la figure 2 est un schéma synoptique d'un système - d' élaboration d' un signal synchrone d' un signal d allumage; - - =:-:: ; : - '; :- t :la figure 3 est- un schéma électrique d'un mode de réallisation -- du système de la figure 2; -_-:::/:-: - - ::: - la figure 'la représente la forme dusignal- d'allumage prélevé - aux bornes du rupteur du système d'allumage de la-figure 1--; - la figure 4b représente la forme du signal obtenu en sortie- du - - eomparateur du système des figures 2 et 3; et : -: -::...: : -. - la figure '4 représente la forme du signal synchrone-du signal - d'allumage obtenu en sortie du système des -figures 2 et 3.:- -: En se reportant- la figure 1, le systme d'allumage représenté - comprend une bobine d' allumage I comprenant un primaire la et un- secondaire -lb. Le primaire là est conneet4-.d.'une part à une - source de tension dalimenA tion 2 et d'autre part la masse par l'intermédiaire d'un rupteur 3. Le secondaire lb de la- bobine est connecté entre le rupteur 3et >un allumeur 4 qui:; distribue la tension d'allumage des bougies 5. - - -- :-- -. -.: -.-: : 0 0 f -0- -: = - - _-;:" -:D :: -: - _ = - -:-: = : -:.-:: - -= _; -5- Le signal d'allumage SA prélevé aux bornes du rupteur 5 présente la forme représentée à la figure 4a. Ce signal présente un pic initial de tension -levée P1 d'amplitude comprise entre 50 et 500 Volts et de durge variable entre 5 et 300 is. Celui-ci est suivi d'oscillations hautes fréquences P2, puis d'un premier palier P3 correspondant à la présence de l'arc sur les bougies 5. Cette phase peut se terminer par des oscillations de forte amplitude P4 (pouvant dépasser 100 V et descendre au dessous de 0 V) et dont la période peut atteindre 600 lis. On trouve ensuite un deuxième palier P5 inférieur au premier palier P3 et égal à la tension d'alimentation, suivi d'un troisième palier P6 inférieur au deuxième palier P5 et correspondant à la recharge en énergie de la bobine d'allumage. L'invention exploite le fait que les phases P1 et P6 sont pratiquement invariantes en fonction des conditions de fonctionnement et présentent beaucoup de similitudes dans les différents systèmes. De plus, ces deux phases sont bien représentatives de la périodicité du signal. Le système suivant l'invention assurant l'exploitation du signal d'allumage est représenté sous forme synoptique à la figure 2 et comprend des moyens de comparaison 6 dont l'une des, entrées reçoit le signal d'allumage SA et dont la sortie attaque, par l'intermédiaire d'un discriminateur de durée 7, un circuit basculeur 8 dont la sortie délivre le signal SS synchrone du signal d'allumage SA. Enfin, la sortie du circuit basculeur 8 est rebouclde sur l'autre entrée des-moyens de comparaison-6 par l'intermédiaire d'un circuit d'hystéresis 9. Le système de la figure 2 est conçu de telle façon que la sortie SS change d'état immédiatement lorsque la tension-d'entr e SA dépasse un seuil haut prédéterminé, mais ne-revient à son état initial que lorsque cette même tension SA reste en dessous d'un 25.74119 6 - seuil bas prédéterminé pendant un temps supérieur à celui du discriminateur de durée 7. Ce système utilise donc la phase P1 pour la première commutation et la phase P6 pour le retour à l'état initial. Le fonctionnement du système sera mieux compris à la lumière du mode de réalisation de la figure 3 qui sera maintenant décrit. Les moyens de comparaison 6 comprennent un comparateur proprement dit 10 dont l'entrée positive (+) est attaquée par une tension de référence Vdd par l' intermédiaire d'une résistance R3. Le signal d'allumage SA est appliqué à l'entrée négative (-) du comparateur 10 par l'intermédiaire d'une résistance R1 et une résistance R2 est connectée entre cette entrée négative et la masse. - La sortie du comparateur - 10 attaque l'entrée du circuit basculeur 8 par l'intermédiaire du circuit discriminateur 7 compremant, d'une part, unerésistance R5 connectée entre la sortie du comparateur 10 et la tension Vdd et, d'autre part, un condensateur C1 connecté entre la sortie du comparateur 10 et la masse. Le signal développé au point commun entre la résistance R5, le condensateur C1, la sortie du comparateur 10 et l'entrée du circuit basculeur 8 est appelé U. Enfin, une résistance R4 représentant le circuit d'hystérésis 9 est connectée entre la sortie du circuit basculeur 8 et l'entrée positive (+) du comparateur 10. Le circuit basculeur 8 présente de préférence deux seuils de déclenchement, un seuil haut S1 et un seuil bas S2. En fonctionnement, en l'absence de signal SA, l'entrée négative (-) du comparateur 10 se trouve connectée à la masse à travers -2 57 41 19 :7- - - la résistance R2. Quel que e-oit l'étatde la sortie Ss,-i'entrée positive (+) du comparateur 10 se trouve A un potentiel --(+) plus élevé que leentre- négative-(: - - -: Bi4 si SS = O Volt --+)-= Vdd > ci si Ss = Vdd V(+) - Vdd > 0 S 0 -d ha4+R= ut-0.- La sortie du comparateur 10 se trouve donc -Aà l'état haut.; Celle-ci étant avantageusement constituée-:par un transistor- à collecteur ouvert, celui"ci se trouve dans l'état bloqué. La résistance R5 ayant chargé le condensateur C1, la tension U est donc égale A Vdd. Le circuit baseuleur 8 étant non inverseur, sa- sortie Ss se trouve A l'état haut et sa tension de sortie est égale A Vdd. Appelons cet état du système ETAT A. - Dans cette conf-iguration, l'entrée positive (+) du comparateur -se trouve à une tension égale- a + Vdd. Si-l'on applique sur l'entrée SA une tension supérieure à- V1,- V1 tant telle que: R2 _V1 = Vdd, l'entree négative du comparateur- 10 -devient R1 + R2 -:: - : supérieure A l'entrée positive. Celu!-ci change -donc--d' état. Le transistor de sortie du comparateur 10 conduit et décharge quasi immédiatement le condensateur C1. La tension U descend donc a une valeur proche -de -zéro, inférieure au seuil bas S2 de- déclenchement du cireuit basculeur 8_. La sortie Ss se trouve! A l'état bas (SS = 0) et l entrée positive du cdmparateur 10 a un- - potentieI défini par les résistances:R3 et Rk4 et égal A R4: Vdd L. Lors de ce -changement d'état, -le système se R3 + R4= comporte donc -comme un--simple eomparateur à:hystérésis. Appelons- cet état du systeme ETAT B. - -::- -: Dès lors-que l'on soumet -l'entréeSA à une tension inférieure à ' V2 avec V2 telle que: V 2 - = Vdd -- R4 - -,. t entre; - R1-+ R2 - R3 +R4 -: ---: : : - 25741'19 -- 8 négative du comparateur 10 devient inférieure à- l'entrée -positive. Le comparateur 10-commute et son- transistor de sortie passe de l'état conducteur à l'état -bloqué. Le condensateurC -:C : se charge à travers la résistance R5 et la tension U tend.- -- exponentiellement vers Vdd.-;:, 2 = _ - - - Tant que la tension U reste inférieure au seuil de basculement - du circuit 8, la sortie SS est maintenue -l'état bas et la: valeur de la tension de l'entrée (+) du comparateur:10 ne change pas. Si, avant- que la tension n':ait' atteint- le seuiI haut S1 de commutation du circuit basculeur- 8,- la tension sur l'entrée SA - excède le seuil V2 précédemment -défini, ile comparateur -10 --:- - retourne au niveau bas et le condensateur C1 est déehargé. Le: système reste done à 1' état B sans qu' il y ait eu de commutation. - sur la sortie-SS - - ' :: -S comt- et que Pour que la sortie Ss eommute et que e système retourneA -à: l'état A, il faut que- le transistor de sortie du comparateur 10: reste consécutivement bloqué (donc que l'entrée SA reste inférieure à- V2) pendant un temps suffisant pour que la tension '- U ait atteint le seuil haut de commutation St du circuit basculeur 8. -: :: Si l'on considère maintenant les formes de -signaux- données aux -! figures 4A 4B et- 4C, le- seuil V1 est-:choisi de telle sorte-que:: la sortie SS commute lors de la phase -P1.: - Dans la phase P2, on observe des variations de tension en U dues - au fait que le signal d'allumage SA descend -au dessous du seuil -V2. Cependant, la constante de temps Rs.-C1 du discriminateur:-7 est choisie de telle sorte que l'amplitude de -ces variations; - n'atteigne pas le seuil de commutation du circuit basculeur- 8. = Durant la phase P3, on maintient les signaux U et SS à l'état: bas en. choisissant un seuil V2 inférieur à la tension du signal d'allumage SA durant cette phase. - -9- Lors de la phase P4, le signal d'allumage SA peut prendre des valeurs inférieures à V2. On doit donc choisir une constance de temps R5 C1 du circuit discriminateur 7 telle que l'amplitude du signal en U n'affecte pas le circuit basculeur 8. La durée consécutive du signal d'allumage SA à un niveau inférieur à V2 conditionne cette constante de temps R5 C1 du discriminateur 7. Pendant la phase P5, les tensions en Ss et U doivent rester au niveau bas. On doit donc choisir V2 inférieure à la tension du signal d'allumage SA pendant cette phase, c'est à dire inférieure à la tension d'alimentation du système d'allumage. Dans la phase P6, le signal de sortie Ss doit pouvoir commuter. Pour ce faire, la tension V2 doit être supérieure à la tension générée dans cette phase, qui correspond à la recharge en énergie de la bobine, et la constante de temps du discriminateur 8- telle que le seuil haut S1 du circuit basculeur 8 puisse être atteint durant cette phase. On voit donc qu'en choisissant convenablement les seuils V1, V2 et la constante de temps du discriminateur 8, on arrive à filtrer et mettre en forme un signal d'allumage. En sortie d'un tel système, on dispose aisément des-informations concernant la périodicité du signal allumage et le moment o se produit l'étincelle sur la bougie, qui correspond au front descendant du signal SS. De nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que le circuit basculeur 8 peut ne comporter qu'un seuil unique de commutation, l'existence de deux seuils S1 et S2 étant liée aux caractéristiques des circuits disponibles. - 10 - REVENDICATIONS 1. Système électronique d'élaboration d'un signal synchrone d'un signal d'allumage prélevé aux bornes du rupteur associé à la bobine d'allumage d'un moteur à-combustion interne, caractérise en ce qu'il comprend des moyens de comparaison à hysteresis (6, 9) dont la sortie passe d'un premier état à un deuxième état lorsque la tension du signal d'allumage (SA) dépasse un seuil haut prédéterminé (V1) et revient du deuxième état au premier état lorsque la tension du signal d'allumage (SA) descend audessous d'un seuil bas- prédéterminé (V2), un circuit basculeur (8) déclenché par les moyens de comparaison (6, 9) et dont la sortie délivre ledit signal synchrone (SS), et un circuit discriminateur de durée (7) qui n'autorise la commutation du circuit basculeur (8) en réponse au passage de la sortie des moyens de comparaison (6, 9) du deuxième état au premier état que lorsque ladite sortie reste dans le premier état pendant une durée au moins égale à une valeur déterminée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil haut prédéterminé (V1) est compris entre la tension du pic initial (P1) du signal d'allumage (SA) et la tension d'alimentation (P5) de la bobine, et le seuil bas prédéterminé (V2) est compris entre la tension d'alimentation (P5) et la tension correspondant à la recharge en énergie de la bobine (1). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit discriminateur de -durée (7) est adapté pour autoriser l'application immédiate au circuit basculeur (8) du signal de sortie (U) des moyens de comparaison (6, 9).lors du passage du premier au deuxième état, et présente, lors du passage de la sortie des moyens de comparaison du deuxième état au premier état, une constante de temps (R5 C1) comprise entre une valeur maximale permettant à. la tension à l'entrée du circuit basculeur (8) d'atteindre le seuil (S1) de commutation de ce - - -2574119 (_-1-:-.(:: _ 7:9 dernier et une valeur minimale interdisant- ladite tension d'atteindre ledit seuil de commutation pendant lese phases d'oscillation -(P2, PI) du signal d'allumage (SA) comprises entre le pic initial (P1) et la phase (P6) de recharge en énergie de - la bobine (1).: -: 4. Système selôn l'une quelconque des revendications!1 à- 3, -caractérisé en ce que les moyens de comparaison -hystérésis (6, 9) comprennent un comparateur (10) et une boucle deract-ion-(9) entre la sortie du cireuit basculeur -(8) et une entr4e (+) du comparatéur (10). ,. -:: - =_i -::( - i L -: 5. Système selon la revendication -4, caractérise en ce -que la bouele de réaction (9): comprend une résistanee (R4)-connectée entre la sortie du circuit basceuler (8-)- et l'entrée positive:: (+) du comparateur (10), ladite -entrée- positiveê (M) étant connectde à une tension de référence (Vdd) par l',interm6diaire d'une résistance (R3), li'entr4e'n6gative (-) du comparateur (10)j étant connect6e d' une part à la masse par ' intermédiaire d'une résistance (R2) et recevant- d'autre part le signal d'allumage par l'intermédiaire d'une résistance (R). j -::: :: ': : : _ = : Q;: i- 0 _;X X:= 6. Systme selon ia revendication 5. -caract[ris eni:0e que ledit-.,-i _ - RI + R2 seuil haut (Vl) est -gal à Vdd et le:seuil bas (V2) R + R2 - - est égal à Vdd Ri: t+ R2-- - R3-+ R4 R2 7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à- 6, caractérisé en ce que -la sortie du comparateur (10),-.omprend-un transistor à collecteur ouvert qui est bloqué dans-Ledit premier état et débloqué dans ledit second état et en ce que le circuit discriminateur de durée (7) comprend, d'une part, une résistance (R5) connectée entre la source de tension de référence (Vdd) et le point commun à la sortie du comparateur (10) et à l'entrée du circuit basculeur (8)- et, d'autre part, un condensateur (C1) m connecté entre ledit point- commun et la masse. - = - = _ '-