Brevet FR2601724A1 — publié le 19880122

La présente invention concerne un dispositif d'allumage électronique pour moteur à allumage commandé, du type à distribution statique, et a notamment pour objet un dispositif de sécurité de l'allumage statique en cas de défaillance du système de commande de l'allumage. L'invention trouve notamment application dans l'industrie automobile. On connait déjà des dispositifs d'allumage à distribution statique pilotés par un système de commande 10 susceptible de donner les ordres de passage et de coupure du courant dans les bobines d'allumage tel qu'un microprocesseur. Cependant, les ordres de commande sont liés au bon fonctionnement dudit organe de commande et, par conséquent, la défaillance du micro-ordinateur peut 15 provoquer des coupures brusques de courant, créant ainsi des étincelles erratiques à la bougie dans le cycle moteur, par exemple dans le cycle d'admission. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de sécurité évitant l'apparition d'étincelles erratiques en cas de défaillance du micro-ordinateur. Pour ce faire, l'invention propose un dispositif susceptible de contrôler le courant bobine, notamment en cas de mauvais fonctionnement du système de 25 commande et plus précisement d'agir sur une tension de référence qui conditionne le niveau de régulation en courant du montage Darlington d'allumage. Ainsi, la présente invention prévoit un dispositif d'allumage électronique pour moteur à allumage 30 commandé, du type à distribution statique, dans lequel les ordres de passage et de coupure du courant dans la ou les bobines d'allumage sont donnés par un système de commande tel que micro-ordinateur, qui comporte des moyens de sécurité assurant une suppression lente du courant bobine sans qu'il y ait d'étincelles sous l'action d'un signal apparaissant en cas de défaillance du système de commande. Ainsi, en situation de déroutage du système de commande, un signal de défaillance apparait et commande la suppression lente du courant bobine ce qui permet d'éviter l'apparition d'étincelles indésirables. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de sécurité comportent des moyens aptes à maintenir pendant le signal de défaillance, l'état de la commande au niveau 1, quel que soit cet état avant le signal de défaillance. L'invention sera mieux comprise, d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci 15 apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique simplifiée du dispositif selon l'invention; la figure 2 est un diagramme synoptique des signaux; - la figure 3 représente un mode de réalisation 25 de la partie CI1 de la figure 1; - la figure 4 représente un mode de réalisation de la partie CI2 du schéma de la figure 1. En se réfèrant tout d'abord à la figure 1, le dispositif d'allumage électronique selon la présente invention, comprend un système de commande 1, tel qu'un micro-ordinateur, un circuit de commande de l'allumage CI1 et un circuit de sécurité CI2. L'entrée du circuit CIl de commande de l'allumage est reliée au port de sortie P1 du système de commande 1 et sa sortie est 35 reliée à la base d'un montage Darlington d'allumage 260 1724 représenté sur la figure 1 par un transistor T1. Le collecteur du transistor T1 est connecté à une bobine d'allumage L1 et son émetteur, à une résistance de sortie R2. La bobine L1 est reliée à un circuit de production de l'étincelle d'allumage E. Dans le circuit de commande d'allumage CI1, se trouve un circuit comparateur OP1 dont une première entrée est constituée par l'émetteur du transistor T1 et une deuxième entrée est constituée par la sortie du circuit de sécurité CI2 (point A, figure 1). 10 La sortie dudit circuit comparateur OP1 est reliée à un point P. Un générateur de courant G3 est également connecté au point P par un commutateur C3. Le point commun P est relié à la base du transistor T1. Une résistance R1 est montée en dérivation du 15 port de sortie P1 du système de commande 1, entre une tension d'alimentation prédéterminée, qui peut être de 5 volts, et la commande du commutateur C3. L'entrée du circuit de sécurité CI2 est reliée à la sortie RESET du système de commande 1 et sa sortie est connectée au point A et aussi à une entrée du circuit comparateur OP1 du circuit de commande d'allumage CI1 précité. Le circuit de sécurité CI2 comporte un circuit comparateur 0P2 dont une entrée est reliée à une tension 25 de référence (point B) par l'intermédiaire d'un commutateur C4 et dont l'autre est reliée au point A. La sortie dudit comparateur OP2 est reliée à la base d'un transistor T2 dont le collecteur est relié à une source d'alimentation de 5 volts par exemple, et l'émetteur est 30 relié à une résistance R et constitue la sortie du circuit de sécurité CI2. Un condensateur de charge CDI est connecté en dérivation en sortie dudit comparateur 0P2 et comporte un circuit de charge comprenant un générateur de courant constant G1, relié audit condensateur CDI par des moyens commutateurs C1 faisant partie du circuit comparateur à la manière démontrée sur la figure 1 et un circuit de décharge dudit condensateur CDI comprenant un générateur de courant constant G2 relié audit condensateur par des moyens commutateurs C2 du circuit OP2. Le commutateur C4 est commandé par la sortie RESET du système de commande 1 par l'intermédiaire d'un inverseur 3 (point C), ou par un module externe 2, assurant également un RESET du système. En se réfèrant à la figure 3, le module CIl sera décrit plus en détail. Le circuit comparateur OP1 est composé des transistors Q64 à Q70 dont l'étage de sortie comprend un transistor Q72 dont la base est reliée au collecteur du transistor Q67, et l'émetteur a une 15 série de trois transistors Q77 du type PNP montés en parallèle. Le générateur de courant constant G3 est réalisé au moyen d'une série de trois transistors Q76 du type PNP montés en parallèle entre eux et en série entre une tension d'alimentation prédéterminée et l'étage de sortie du comparateur OP1, et de trois autres transistors du type NPN Q73 à Q75 montés en parallèle et dont leurs émetteurs sont reliés à l'émetteur d'un transistor Q71 du type NPN. Le transistor Q71 est monté en interrupteur correspondant au commutateur C3 de la figure 1. La sortie 25 du module CIl est réalisée par le transistor Q78 relié par son collecteur à la tension d'alimentation prédéterminée qui peut être de 5 volts, représentée au point 9, et par son émetteur à la base du transistor T1 d'allumage qui est relié au point 8 de la figure 3. Le circuit comparateur OP1 compare les potentiels existants aux bases respectives des transistors Q69 et Q70 qui correspondent respectivement au potentiel du point A, c'est-à-dire en sortie du module CI2 de la figure 1, et au potentiel du point 5, c'est-à- dire le potentiel existant dans le circuit bobine proportionnel au courant bobine aux bornes de la résistance de sortie R2. Les transistors Q64 à Q78 composant le circuit de commande de l'allumage CI1 précité sont polarisés de façon adéquate par des résistances R32 à R39 et R52 R53 de valeur appropriée. Le circuit représenté sur la figure 4 constitue la partie circuit de sécurité CI2 de la figure 1. Le circuit comparateur 0P2 est composé de deux transistors Q47 et Q48 montés symétriquement et dont les émetteurs sont reliés. Les sources de courant constant'G1 et G2 sont respectivement constituées par trois transistors Q40 à Q42 du type NPN montés en parallèle et deux transistors 15 Q51, Q52 ayant leur base commune. Le circuit comparateur 0P2 est commandé au moyen des deux transistors Q49 et Q50 du type PNP constituant respectivement les commutateurs C2 et C1 précités la base du transistor Q49 étant reliée au point B de la figure 1. Le commutateur de commande C4 20 est réalisé par l'association des transistors Q43, Q44, Q54 et Q55. La base du transistor Q44 est reliée au point C de la figure 1. Le transistor Q53 du type PNP constitue le transistor T2 de la figure 1 dont la base est reliée au condensateur de charge CDI. Les transistors Q40 à Q55 composant le circuit de sécurité CI2 sont polarisés de façon adéquate au moyen de résistances R24 à R30 de valeur appropriée. La sortie du module CI2 est indiquée par le point A, relié à la base du transistor Q50. La description du fonctionnement du dispositif d'allumage électronique selon la présente invention se fera notamment en référence à la figure 2 donnant l'allure des signaux en sortie du système de commande, la tension aux bornes du condensateur de charge et l'évolution du courant dans la bobine du circuit d'allumage du moteur. L'allumage électronique du moteur est commandé 5 par le système de commande 1 au microprocesseur au moyen du port de sortie de commande P1. A la mise sous tension du système, le port P1 de sortie est au niveau haut, forçant le point El à 1 comme il apparaît dans la partie I du diagramme synoptique des signaux de la figure 2. Dans ce cas, le RESET est au niveau bas, le commutateur C4 est ouvert, ce qui provoque la fermeture de C2. La tension aux bornes du condensateur reste nulle. L'entrée El étant au niveau haut, le commutateur C3 se ferme mais tout le courant provenant de la source de courant constant G3 est dévié dans le circuit comparateur OP1. Ainsi, la bobine Ll ne se charge pas en courant. Dans le cas du fonctionnement normal du système, RESET est passé au niveau haut comme il apparaît 20 clairement dans la partie II de la figure 2. Simultanément, le micro-ordinateur commande l'entrée El au niveau bas ouvrant ainsi le commutateur C3, tandis que les commutateurs C4 et C1 se ferment et le commutateur C2 s'ouvre. Le générateur de courant constant G1 fournit 25 donc un courant au condensateur de charge CDI dont la tension à ses bornes croit jusqu'à atteindre une valeur de charge de référence VREF; simultanément la tension au point A augmente. Le commutateur C3 étant ouvert, la charge en courant de la bobine ne peut s'effectuer. Lorsque le micro-ordinateur passe l'entrée E1 à l' état haut, le commutateur C3 se ferme, permettant ainsi le passage d'un courant à la base du transistor de commande de l'allumage T1-(cas III de la figure 2). En effet, comme il ressort de la figure 3, le transistor Q71 35 constituant C3 est conducteur permettant l'écoulement d'un courant à travers les transistors Q74 et la résistance R37 ce qui rend conducteurs les transistors Q76 et Q78. Dans ce cas, la tension au point A a pour valeur VREF. Le circuit comparateur OP1 va comparer la 5 tension au point A et la tension dans le circuit bobine aux bornes de R2. La sortie dudit comparateur commande la charge en courant de la bobine au moyen de la base du transistor T1. Il en résulte que la bobine se charge en courant approximativement jusqu'à ce que la tension aux 10 bornes de R2 soit égale à la tension au point A c'est-à-dire VREF. Lorsque le micro-ordinateur passe El à l'état bas, le commutateur C3 s'ouvre, il y a alors coupure brusque du courant primaire dans la bobine Ll et création 15 d'étincelles sur la bougie connectée au secondaire de la bobine E. C'est le cas du fonctionnement normal (cas IV, figure 2). Considérons maintenant le cas o le système de commande tombe en défaillance et que la tension aux bornes du condensateur soit VREF (cas V de la figure 2). Le REE est à l'état bas. L'entrée El qui était au niveau haut reste forcée au niveau haut au moyen de la résistance R1 montée en dérivation (voir figure 1). Ainsi, le commutateur C3 reste fermé. Par contre, le commutateur C4 s'ouvre, ainsi que le commutateur C1, et le commutateur C2 se ferme pour amorcer la décharge linéaire du condensateur CD1. Ainsi, la tension au point A baisse progressivement régulant ainsi le courant de base du transistor T1 d'allumage et en conséquence la tension aux bornes R2 du circuit bobine. On assiste donc à une décroissance linéaire du courant bobine et à l'absence d'étincelles dans ce cas. En effet, comme le montre la figure 3, le transistor Q77, par l'intermédiaire du transistor Q72, devient conducteur et dévie une partie du courant débité par le transistor Q76 à la masse. Dans le cas VII de la figure 2, le RESET passe au niveau bas alors que l'entrée E1 était au niveau bas-Si El passe à l'état haut, et la tension au point A est égale à VREF, le dispositif de l'invention va contrôler la chute progressive du courant bobine. En effet, E1 passant à l'état haut, le commutateur C3 se 10 ferme, amorçant la charge en courant de la bobine L1. Mais RESET passant à l'état bas, provoque l'ouverture du commutateur C4 et la fermeture du commutateur C2 ce qui fait décroître, comme dans le cas précédent, la tension aux bornes du condensateur CDI et par suite la tension 15 aux bornes de la résistance de sortie R2. On peut également envisager que la tension aux bornes du condensateur CDI commande plusieurs bobines et dans ce cas, des parties CI1 identiques à celle décrite pour un dispositif d'allumage à une seule bobine devront 20 être reproduites pour chaque bobine. Le signal de défaillance est donné soit par le microcalculateur, en cas de déroutage volontaire, soit par un module externe au système (module 2 figure 1) ou "chien de garde". Ce "chien de garde" peut-être: - soit du type numérique, c'est-à-dire du type compteur actionné par une horloge, qui lorsqu'il déborde, actionne un RESET. Il suffit de calibrer la taille du compteur et la fréquence d'horloge pour déterminer l'intervalle de temps minimum pendant lequel le 30 micro-ordinateur doit remettre à zéro le circuit. - soit du type analogique, c'est-à-dire tel qu'un générateur de courant qui charge un condensateur. Lorsque le niveau de tension aux bornes du condensateur dépasse le niveau de référence détecté par un 35 comparateur, il y a actionnement du RESET. Le 260 1724 condensateur est déchargé par les impulsions de "chien de garde". Il suffit de calibrer la valeur du condensateur, le niveau de référence et la valeur du courant de charge pour déterminer l'intervalle de temps équivalent au système précédent. L'avantage du dispositif selon la présente invention réside dans le fait que par action sur une tension de référence qui peut être commune à plusieurs montages Darlington d'allumage, un seul et unique moyen 10 assure la coupure lente du courant bobine. Cette coupure est assurée systématiquement sur chaque RESET du micro-ordinateur que ce RESET provienne d'une commande du microordinateur ou du "chien de garde " ou encore par commande directe par un circuit externe. L'invention présente également une importance économique intéressante, notamment en ce qui concerne sa fiabilité dans le domaine de la distribution statique: les solutions de l'invention associées à la fonction limitation de la haute tension du Darlington d'allumage 20 ont permis la conception d'un circuit intégré bipolaire analogique 18 broches qui sert d'interface entre le micro-ordinateurs et deux Darlingtons commandant deux bobines d'allumage double (moteur 4 cylindres). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'allumage électronique pour moteur à allumage commandé, du type à distribution statique, dans lequel les ordres de passage et de coupure 5 du courant dans la ou les bobines d'allumage sont donnés par un système de commande, tel que micro-ordinateur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sécurité assurant une suppression lente du courant bobine sans qu'il y ait étincelle sous l'action d'un signal 10 apparaissant en cas de défaillance du système de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sécurité comportent des moyens aptes à maintenir, pendant le signal de défaillance, l'état de la commande (El) au niveau i quel que soit cet état avant le signal de défaillance. 3. Dispositif selon la revendication 2 o le moyen de commande est un micro-ordinateur et le signal de défaillance est un RESET qui impose un état haute 20 impédance au port de sortie (P1) de commande du microordinateur caractérisé en ce que les moyens aptes à maintenir l'état de commande (El) au niveau i pendant le RESET comporte une résistance (R1) montée en dérivation du port de sortie (P1) du système de commande et reliée à 25 une tension d'alimentation prédéterminée. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel le courant bobiné régulé en fonction d'une tension de référence, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant une chute linéaire de 30 la tension de référence lors d'un RESET du micro-ordinateur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens assurant la chute linéaire de la tension de référence comportent un condensateur (CDI) dont la tension de charge détermine la tension de référence, et un circuit de décharge linéaire susceptible d'être fermé sous l'action du RESET du micro-ordinateur. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de régulation du courant bobine est une boucle de régulation qui comprend un comparateur (OP1) à deux entrées, recevant à une entrée la tension de référence précitée et à l'autre, une 10 tension proportionnelle au courant (ILl) dans la bobine (L1) la sortie du comparateur (OP1) étant reliée à l'électrode de commande d'un montage transistorisé (Tl) monté dans le circuit du courant bobine (ILl) en parallèle au circuit de commande d'allumage (CI1).