Brevet FR2580731A1 — publié le 19861024

PROCEDE ET DISPOSITIF DE LIMITATION DU REGIME D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE ELECTRONIQUE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de limitation du régime d'un moteur à combustion interne à allu- mage électronique. Il est déjà connu de protéger un moteur à combustion interne contre les sur-régimes en agissant au niveau de l'allumage lorsque le régime maximal autorisé du moteur est atteint. Une première solution consiste à supprimer totalement l'arc électrique aux bornes des bougies d'allumage quand le moteur atteint son régime maximal par inhibition de la commande d'al- -15 lumage. Cette méthode a, entre autres, pour conséquence néfaste le passage de carburant imbrûlé dans les conduits d'échappement et l'apparition de secousses désagréables pour le conducteur à chaque coupure et remise en service de l'allumage. Le brevet GB.A.1 513 796 tente de remédier à ces inconvénients au moyen d'un dispositif qui assure une diminution de l'angle d'avance à l'allumage lorsque le moteur dépasse son régime maximal. Toutefois, ce dispositif n'est pas réellement satis- faisant car il provoque une diminution de couple du moteur insuffisante pour limiter son régime avec un faible temps de réponse. En réalité, ce régime continue à croître progressive- ment avant de diminuer, ce qui entraîne soit un risque de dégradation du moteur si le régime auquel intervient la dimi- nution d'avance est voisin du régime maximal, soit une dégra- dation des performances du moteur si ce régime d'intervention est inférieur au régime maximal. L'invention vise à fournir un procédé de limitation du régime d'un moteur à combustion interne qui permette d'obtenir une limitation très rapide du régime d'un moteur à sa valeur maxi- - 2580731 _ ', _ male tout en évitant les inconvénients des solutiohs anté- rieures précitées. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de limitation du régime d'un moteur à combustion interne à dispositif élec- tronique d'allumage comprenant au moins un organe de stockage d'énergie normalement chargé électriquement au moins jusqu'à l'emmagasinage d'une énergie nominale et des moyens d'application de ladite énergie à au moins un organe d'allumage associé à un cylindre du moteur, caractérisé en ce que, en réponse à la détection du régime maximal autorisé du moteur, on génère un temps ou angle de charge de l'organe de stockage d'énergie inférieur au temps ou angle nécessaire à l'obtention de ladite énergie nominale. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, associé à un dispositif électronique d'allumage comprenant des moyens électroniques de génération du temps de charge de l'organe de stockage d'éner- gie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection du régime maximal autorisé du moteur et un circuit électronique placé par lesdits moyens de détection dans un premier état inactif lorsque le régime moteur est inférieur au régime maxi- mal et dans un second état actif o il commande la génération dudit temps ou angle de charge inférieur par lesdits moyens de génération lorsque le régime moteur atteint le régime maximal autorisé. De préférence, comme connu en soi, l'organe de stockage d'énergie et les moyens d'application de ladite énergie à au moins un organe d'allumage comprennent respectivement le bobinage primaire et le bobinage secondaire d'une bobine d'allumage. Suivant une caractéristique, le dispositif est associé à un 3 - dispositif électronique d'allumage comprenant des moyens de limitation du courant dans le bobinage primaire à une valeur correspondant à l'obtention de ladite énergie nominale, des moyens de mesure du temps (t mesuré) strictement nécessaire à l'obtention de l'énergie nominale dans le bobinage primaire et des moyens de génération engendrant un temps ou angle de conduction du bobinage primaire qui présente soit une valeur fonction dudit temps mesuré (t mesuré) au cycle d'allumage pré- cédent, soit une valeur minimale en l'absence de mesure dudit temps, caractérisé en ce que ledit circuit est constitué par des moyens adaptés pour inhiber les moyens de mesure lorsque le- dit circuit est rendu actif par lesdits moyens de détection. Suivant une autre caractéristique, le dispositif est associé à des moyens de mesure comprenant un moyen qui compare une ten- sion image du courant dans le bobinage primaire à une tension de seuil (V) et dont la sortie prend un premier état logique lorsque ladite tension image est supérieure à la tension de seuil (Vs) et un second état logique opposé dans le cas con- traire, caractérisé en ce que lesdits moyens d'inhibition sont agencés pour forcer la sortie du moyen de comparaison à son premier état logique lorsqu'ils sont rendus actifs.par les moyens de détection. Suivant encore une autre caractéristique, le moyen de compa- raison a son entrée de comparaison connectée à un pont diviseur délivrant ladite tension image et les moyens d'inhi- bition comprenant une diode dont la cathode est connectée à ladite entrée de comparaison et dont l'anode est connectée à une tesoderfrne() tension de référence (Vréf) par l'intermédiaire d'une résis- tance et à la masse par l'intermédiaire de la jonction collecteurémetteur d'un transistor dont la base est attaquée par lesdits moyens de détection pour le rendre conducteur lorsque le régime du moteur est inférieur au régime maximal autorisé et le bloquer dans le cas contraire. D'autrqs caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - la fig. 1 est un schéma électrique d'un dispositif de limita- tion de régime moteur associé à un dispositif électronique de commande d'allumage inductif, - la fig. 2 est un chronogramme montrant des signaux apparais- sant en différents points du schéma de la fig. 1. A la figure 1, un calculateur d'avance à l'allumage 13 reçoit sur une première entrée un signal de synchronisation S et, sur Y une seconde entrée, un signal de vitesse V, signaux qui sont obtenus à partir d'un étage de traitement 12 du signal prélevé par un capteur 11 de position détectant le passage des dents dont est munie à sa périphérie une cible 10 fixée sur le vile- brequih du moteur et tournant en synchronisme avec lui. Le capteur 11 donne une image électrique permanente de la périphé- rie de la cible 10. Le calculateur 10 reçoit également sur une troisième entrée un signal de pression P, délivré par un cap- teur (non représenté) fournissant une image de la pression de l'air à l'admission du moteur. Le-calculateur 13 calcule, en fonction de la vitesse et de la pression à l'admission du moteur, une valeur brute d'angle d'avance à l'allumage qui est appliquée par ses sorties 159sous forme d'un nombre binaire exprimé en nombre de dents de la cible 10 et en nombre de subdi- visions d'entre deux dents, aux entrées correspondantes d'un bloc 14 de génération du signal de commande d'une bobine d'allumage. Le bloc 14 reçoit également sur ses entrées 16 un second nombre binaire représentatif de l'angle de mise en conduction de la bobine exprimé en nombre de dents de la cible 10. Ces deux -5 nombres binaires sont traités par le bloc 14 au moyen de trois types de signaux délivrés par le bloc 12 de traitement du signal capteur: le signal de synchronisation S, le signal de Y vitesse V et un signal HCA. Le bloc 14 de génération du signal de commande de la bobine fournit sur sa sortie 17 un signal de faible puissance qui est transmis à un étage de puissance 18 dont la sortie 19 est reliée à la bobine d'allumage 20 ayant un enroulement pri- maire 21 et un enroulement secondaire 22 relié par une de ses extrémités à la partie centrale d'un distributeur 23 autour de laquelle tourne un bras mobile 24 qui met successivement en contact au cours de sa rotation le secondaire 22 de la bobine d'allumage 20 avec les bougies des différents cylindres du moteur pour provoquer l'explosion et la combustion du mélange contenu dans les cylindres. Le dispositif décrit jusqu'à présent est identique à celui objet du brevet FR.A.2 474 597, à ceci près que le nombre binaire représentatif de l'angle de conduction de la bobine appliqué aux entrées 16 du bloc 14 n'est pas élaboré par le calculateur 13 mais par des circuits 25 et 26 explicités ci- après. On se reportera donc à ce brevet français en ce qui concerne la description détaillée du fonctionnement du dispo- sitif précité. Les circuits 25 et 26 correspondent, eux, sensiblement au dispositif décrit dans le brevet européen EP.A.51 529 et illustré notamment à la fig. 4 de ce brevet. C'est ainsi que, dans ce brevet européen, l'étage de sortie du calculateur d'allumage désigné par la référence 2 correspond aux blocs 14 et 18 de la présente demande, le circuit 36 correspond, à une modification près, au circuit 26 de la présente demande et le reste du circuit de la fig. 4 est représenté dans la présente demande par le circuit 25. Les entrées 39, 41, 43 et 44 du circuit 25 reçoivent les mêmes signaux que ceux véhiculés sur - 6 - les conducteurs désignés par les mêmes références dans le brevet EP.A.51 529 et les sorties 16 du circuit 25 correspondent aux sorties 31 de la mémoire 29 de ce brevet européen. Les circuits 26 de la présente demande et 36 du brevet européen reçoivent en 37 le même signal de commande du temps de conduc- tion de la bobine d'allumage mais le signal appliqué par 38' au circuit 26 (présente demande) est différent du signal 38 appli- qué au circuit 36 (EP.51 529). Le signal 38' généré par l'étage de puissance 18 est 1' inverse du signal de la ligne 1'4 de la fig. 5 véhiculé par le conducteur 39 de la fig. 4 du brevet européen EP.A.51 529. Le signal présent en 38' est donc inversé en 53 pour donner en 39 le même signal 1'4 que dans le brevet européen précité. Les circuits 26 de la présente demande et 36 du brevet EP.A.51 529 sont constitués tous deux par des combinaisons élé- mentaires de bascules et de monostables qui ne diffèrent que par des détails de réalisation à la portée d'un homme de l'art. Ces modifications sont parfaitement transparentes vis-à-vis du fonctionnement des circuits 25 et 26 de la présente demande et du dispositif du brevet européen EP.A.51 529 de sorte que l'on se reportera à ce dernier pour une description détaillée dudit fonctionnement. L'étage de puissance 18 comprend un transistor de commutation de puissance 27 dont le collecteur est connecté à la tension batterie + Vb par l'intermédiaire du primaire 21 de la bobine 20 et dont l'émetteur est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 28 de mesure du courant dans le primaire de la bobine. La base du transistor 27 est connec- tée par 29 à un étage 30 de commande du transistor et de limita- tion du courant dans le primaire de la bobine 20. Cet étage 30 est connecté à la sortie 17 du bloc 14 qui lui applique le signal de commande du temps de conduction de la bobine et à - 7 - l'émetteur du transistor 27 par un conducteur 32 qui délivre un signal image du courant dans le primaire 21 de la bobine 20. Le collecteur du transistor 27 est connecté à la masse par l'intermédiaire d'un pont diviseur constitué de deux résis- tances en série 33 et 34. Le point commun 36 à ces deux résis- tances est connecté à l'entrée d'un comparateur 35 dans lequel la tension présente en 36 est comparée à une tension de seuil V et la sortie du comparateur 35 est connectée à l'entrée du s circuit 26 par le conducteur 38'. L'ensemble de l'étage de puissance 18 ainsi que les éléments qui le composent sont classiques et il n'y a pas lieu d'en donner une description plus détaillée. Le dispositif de limitation de régime 50 associé au dispositif de commande d'allumage décrit précédemment comprend une diode signal 51 dont la cathode est connectée à l'entrée du compara- teur 35 et dont l'anode est connectée en 52 à une tension de référence Vr6f par l'intermédiaire d'une résistance 53 et à la masse par l'intermédiaire de la jonction collecteur-émetteur d'un transistor 54. La base du transistor 54 est attaquée en 55 par une sortie du calculateur 13 qui est programmé pour bloquer le transistor 54 lorsque le régime du moteur est supérieur ou égal au régime maximal autorisé et le rendre conducteur dans le cas contraire. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus sera mainte- nant explicité en se référant également au chronogramme de la fig. 2 sur le4uel les différents signaux ont été identifiés par les références numériques des conducteurs qui les véhiculent. L'étage 12 génère à chaque point mort haut d'un piston ou dans une position angulaire prédéterminée par rapport au point mort haut le signal S qui apparait à l'instant t1. A l'instant t2 Y - 8 - calculé par le bloc 14 en fonction du temps de conduction optimal de la bobine déterminé par les circuits 25, 26 comme décrit dans les brevets FR.A.2 474 597 et EP.A. 51 529, le bloc 14 génère en 17 le signal 37 qui, appliqué à l'étage 30, S rend conducteur le transistor 27 et permet le passage du courant dans le primaire 21 de la bobine 20. Le signal 32 image du courant dans le primaire de la bobine crott jusqu'à l'ins- tant t3 o, le courant nominal étant atteint, l'étage 30 commence à réguler le transistor 27. Le courant dans la bobine est alors maintenu à sa valeur nominale jusqu'à l'instant t4 o,'le signal 37 repassant au niveau haut, le transistor 27 est bloqué par l'étage 30 et une étincelle apparait aux bornes de la bougie sélectionnée par le bras mobile 24. Pendant cette phase de fonctionnement comprise entre les ins- tants t et t4, le régime du moteur est supposé être inférieur à sa valeur maximale de sorte que le calculateur 13 émet en 55 un signal qui rend conducteur le transistor 54. Le point 52 est alors sensiblement à la masse et la diode 51 est polarisée en inverse. A l'instant t2 de mise en conduction de la bobine, la tension en 36 chute au-dessous de la tension de seuil V du comparateur 35 dont la sortie 38' passe d'un niveau haut à un niveau bas. Le signal 38' reste au niveau bas jusqu'à l'instant t3 o, le courant étant désormais limité*dans le primaire de la bo- bine 20, la tension en 36 remonte au-dessus du seuil V du comparateur 35 dont la sortie 38' repasse au niveau haut. La période t2-t3 du signal 38' représente donc le temps de conduc- tion t mesuré strictement nécessaire à l'obtention de l'éner- c gie nominale aux bornes de la bobine qui est utilisé par les circuits 25 et 26 pour calculer et engendrer un temps de conduc- tion optimal au cycle d'allumage suivant comme décrit au brevet EP.A.51 529. - 9 - On a représenté également sur la fig. 2 un deuxième cycle de conduction et d'allumage qui se déroule dans une situation o le moteur a dépassé son régime maximal. Le signal appliqué en par le calculateur 13 a alors bloqué le transistor 54 et le point 52 est à la tension Vf. réf' A l'instant t5 apparait le signal S, puis à l'instant t6 le transistor 27 est rendu conducteur et la tension en 36 chute. La tension Vréf est choisie de manière à être supérieure à la tension en 36 quand le primaire de la bobine 20 est en conduc- tion de sorte que la diode 51 est polarisée dans le sens direct. La tension de référence Vréf, supérieure à la tension de seuil Vs, est appliquée à l'entrée du comparateur 35 dont la sortie 38' reste, par conséquent, au niveau haut. Dans ces conditions, les circuits 25-26 interprètent le signal 38' comme correspondant à un temps de conduction nul et vont engendrer au cycle d'allumage suivant un temps de conduc- tion minimal comme décrit dans le brevet EP.A.51 529. Il en résultera la génération d'une étincelle de plus faible énergie qui contribuera à diminuer le couple du moteur et à le décélérer. A l'instant t7 du cycle en cours, le signal 37 repasse au ni- veau haut et une étincelle est engendrée entre les électrodes de l'une des bougies. Dans l'exemple de la fig. 2, le courant nominal n'a pas été atteint dans la bobine à l'instant t7 et la période t6-t7 correspond au temps minimal de la conduction de la bobine. Ceci suppose que le régime maximal du moteur avait déjà été atteint au cycle d'allumage précédent et que, par conséquent, les circuits 25-26 avaient déjà "vu" un temps de conduction nul. Si tel n'était pas le cas, le signal 32 présenterait la même allure que pendant la période t3-t4, avec un palier de régula- - 10 - 2580731 tionet le premier temps de conduction minimal serait engendré au cycle suivant. Le temps de conduction de la bobine reste ensuite maintenu à sa valeur minimale tant que le régime du moteur demeure supérieur au régime maximal autorisé, cette réduction de l'énergie de 1' arc électrique généré pouvant être combinée simultanément avec une réduction de l'angle d'avance à l'allumage. Cependant, cette réduction de l'énergie de l'étincelle s'avère plus effi- cace que celle de l'angle d'avance à l'allumage pour limiter très rapidement le régime du moteur dès qu'il atteint sa valeur maximale. Le dispositif de limitation de régime suivant l'invention est d'une réalisation particulièrement simple et peu coûteuse lors- qu'il est combiné à un dispositif d'allumage électronique qui comporte déjà la possibilité de détecter le régime moteur et de commander le temps ou l'angle de conduction de la bobine. Cepen- dant, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, tant en ce qui concerne le dispositif de limitation de régime proprement dit que le dispositif d'allumage auquel il est associé qui pourrait être, par exemple, de type capacitif et non inductif. - l1 - REVENDICATIONS 1. Procédé de limitation du régime d'un moteur à combustion interne à dispositif électronique d'allumage comprenant au moins un organe de stockage d'énergie normalement chargé électriquement au moins jusqu'à l'emmagasinage d'une énergie nominale et des moyens d'application de ladite énergie à au moins un organe d'allumage associé à un cylindre du moteur, caractérisé en ce que, en réponse à la détection du régime maximal autorisé du moteur, on génère un temps ou angle de charge de l'organe de stockage d'énergie inférieur au temps ou angle nécessaire à l'obtention de ladite énergie nominale. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven- dication 1, associé à un dispositif électronique d'allumage comprenant des moyens électroniques (14, 25, 26) de génération du temps de charge de l'organe de stockage d'énergie (21), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (10, 13) de détection du régime maximal autorisé du moteur et un circuit électronique (50) placé par lesdits moyens de détection dans un premier état inactif lorsque le régime moteur est inférieur au régime maximal et dans un second état actif o il commande la génération dudit temps ou angle de charge inférieur par lesdits moyens de génération lorsque le régime moteur atteint le régime maximal autorisé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, comme connu en soi, l'organe de stockage d'énergie et les moyens d'application de ladite énergie à au moins un organe d'allumage comprennent respectivement le bobinage primaire (21) et le bobinage secondaire (22) d'une bobine d'allumage (20). 4. Dispositif selon la revendication 3, associé à un dispositif électronique d'allumage comprenant des moyens (27, 30) de limi- tation du courant dans le bobinage primaire (21) à une valeur - 12 - correspondant à l'obtention de ladite énergie nominale, des moyens (33, 35) de mesure du temps (tc mesuré) strictement nécessaire à l'obtention de l'énergie nominale dans le bobi- nage primaire et des moyens de génération (14, 25, 26) engen- drant un temps ou angle de conduction du bobinage primaire qui présente soit une valeur fonction dudit temps mesuré (t mesuré) au cycle d'allumage précédent, soit une valeur minimale en l'absence de mesure dudit temps, caractérisé en ce que ledit circuit (50) est constitué par des moyens (51, 54) adaptés pour inhiber les moyens (33, 35) de mesure lorsque ledit circuit est rendu actif par lesdits moyens de détection (10, 13). 5. Dispositif selon la revendication 4, associé à des moyens de mesure (33, 35) comprenant un moyen (35) qui compare une ten- sion (36) image du courant dans le bobinage primaire (21) à une tension de seuil (V) et dont la sortie prend un premier état s logique lorsque ladite tension image (36) est supérieure à la tension de seuil (V) et un second état logique opposé dans le cas contraire, caractérisé en ce que lesdits moyens d'inhibi- tion (51, 54) sont agencés pour forcer la sortie du moyen de comparaison (35) à son premier état logique lorsqu'ils sont rendus actifs par les moyens de détection (10, 13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de comparaison (35) a son entrée de comparaison connectée à un pont diviseur (33, 34) délivrant ladite tension image et en ce que les moyens d'inhibition comprenant une diode (51) dont la cathode est connectée à ladite entrée de compa- raison et dont l'anode (52) est connectée à une tension de référence (Vr ') par l'intermédiaire d'une résistance (53) et à réf la masse par l'intermédiaire de la jonction collecteur-émetteur d'un transistor (54) dont la base est attaquée par lesdits moyens de détection (10, 13) pour le rendre conducteur lorsque le régime du moteur est inférieur au régime maximal autorisé et le bloquer dans le cas contraire.