Brevet FR2743607A1 — publié le 19970718

SYSTEME DE COMMANDE DE L'ALLUMAGE La présente invention concerne un système de commande d'allumage, utilisé pour la commande de l'angle d'avance d'allumage d'un moteur à combustion interne. Une commande d'angle d'avance d'allumage dans un système d'allumage destiné à une automobile peut être mise en oeuvre sous une variété de configurations de circuit. Par exemple, il est possible d'obtenir un positionnement temporel de l'allumage qui subit des fluctuations linéaires par rapport à l'augmentation ou à la diminution de la vitesse de rotation du moteur, ceci au moyen d'une configuration simple de circuit, utilisant des formes d'ondes de type CR, ayant une caractéristique incurvée, en prévoyant deux circuits CR, en comparant l'onde de forme de décharge de l'un des deux circuits à une forme d'onde de charge de l'autre, dans une plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage et en commandant le positionnement temporel de l'allumage au point d'intersection des deux formes d'ondes. Un exemple d'une telle configuration de circuit est représentée sur la figure 7. La figure 7 représente un schéma, donné à titre d'exemple, d'un circuit de commande d'un système d'allumage pour un moteur à quatre temps destiné à une motocyclette. Un signal venant d'une bobine excitatrice 1 est fourni à une borne EXT d'un circuit de commande 2 de ce système, et est redressé en un signal demi-onde positif par une diode D1. Le signal de demi-onde positive charge électriquement un condensateur principal C1 pouvant être déchargé sélectivement par un thyristor SCR. Le courant de décharge du condensateur principal C1 est fourni à une bobine principale d'un système à bobine d'allumage 3 par l'intermédiaire d'une borne IGN, de manière qu'une étincelle soit produite depuis une bougie d'allumage 4 reliée à une bobine secondaire du système à bobine d'allumage 3. Le signal fourni à la borne EXT est également transmis du bloc de circuit déclencheur à thyristor6 via un bloc d'allmentatlon électrique 5. Le bloc de circuit déclencheur à thyristor 6 commande la porte du thyristor SCR. A une borne PC du circuit de commande 2 est connectée une bobine de pulsateur 7 générant un signal d'impulsion à chaque angle d'avance d'allumage maximal et à chaque angle d'avance d'allumage minimal, ces angles définissant une plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage. Le signal d'impulsion généré par la bobine de pulsateur 7 est fourni via la borne PC à un bloc de circuit de commande de pulsateur 8 se trouvant dans le circuit de commande 2. Depuis le bloc de circuit 8, un signal d'impulsion correspondant à l'angle d'avance d'allumage maximal, et un signal d'impulsion correspondant à l'angle d'avance d'allumage minimal, sont générés et transmis à un bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10. Le bloc de circuit 10 fournit un signal de commande d'angle d'avance d'allumage au bloc de circuit déclencheur a thyristor 6 qui, en réponse au signal de commande d'angle d'avance d'allumage, fournit un signal de déclencheur au thyristor SCR. Dans le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10, les transistors Q9, Q10 sont mis en service par le signal d'angle d'avance d'allumage maximal (par la montée du signal au noeud D) généré par le bloc de circuit de commande de pulsateur 8 à chaque angle d'avance d'allumage maximal, en chargeant un condensateur C2 avec la constante de temps déterminée par le circuit CR formé du condensateur C2 et d'une résistance Ril (telle que représentée dans la forme d'onde au noeud E sur la figure 8 > . A chaque angle d'avance d'allumage minimal, les transistors Q9 et Q10 sont tous les deux mis hors service en réponse à la chante du signal au noeud D, provoquee par le bloc de circuit de commande de pulsateur 8, tandis qu'un transistor QH est mis en service par le signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage mlnlmal (le signai de niveau bas {L} au noeud C), ce qui charge complètement le condensateur C2 en un instant. Le condensateur C2 est déchargé par une résistance R1 à la disparition du signal d'lmpulsion d'angle d'avance d'allumage minimal (le signal de niveau haut (H) au noeud C), jusqu'à l'introduction subséquente du signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage maximal, le signal de tension (au noeud E) du condensateur C2 étant fourni à un comparateur CP1. Le comparateur CP1 est également alimenté par un signal (au noeud F) qui doit être comparé au signal ci-dessus (au noeud E). Ce signal (la forme d'onde au noeud F sur la figure 8) est le signal de tension d'un condensateur C3 qui est chargé/déchargé selon l'état d'un transistor Qil qui est mis en service en réponse au signal d'angle d'avance d'allumage maximal (la montée du signal au noeud D) et mis hors service en réponse au signal d'angle d'avance d'allumage minimal (la chute du signal au noeud D). En d'autres termes, lorsque le transistor Qll est hors service le condensateur C3 est chargé à une tension Vd déterminée par un diviseur de tension formé par la résistance R2 et R3 et, lorsque le transistor Qll est en service, le condensateur C3 est déchargé par une résistance R4. La tension de chaque condensateur C2, C3 (aux noeuds E, F) est introduite dans un comparateur d'avance d'angle d'allumage CP1. La sortie (au noeud G) du comparateur CP1 met en service un transistor Q13 via un transistor Q12 et le signal de sortie du transistor Q13 est transmis au bloc de circuit de déclenchement à thyristor b. En se reférant aux figures 8 à 1U, le fonctlonnement du circuit de commande d'allumage construit de la façon indiquée ci-dessus va étre décrit ci-après. Au noeud A, représenté sur la figure 7, un signai d' impulsion positive est généré à chaque angle d'avance d'allumage maximal et un signal d'impulsion négative est généré à chaque angle d'avance d'allumage minimal, comme représenté par la forme d'onde située le plus en haut sur la figure 8. Le bloc de circuit de commande de pulsateur 8 génère un signal d'impulsion d'un niveau bas L à chaque angle d'avance d'allumage minimal, comme représenté par la forme d'onde supérieure médiane (au noeud C) et une onde rectangulaire qui est à un niveau haut H pendant une période allant d'un angle d'avance d'allumage maximal jusqu'à un angle d'avance d'allumage minimal subséquent (la plage de commandes possibles de l'angle d'avance d'allumage? comme représenté par la forme d'onde médiane (au noeud D) sur la figure 8. Les signaux présents aux noeuds E et F que l'on a dans le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage lu varient, comme représenté par les formes d'ondes inférieures médianes (noeuds E, F) sur la figure 8, suite au fonctionnement des circuits CR mentionnés ci-dessus et un signal équivalent au signal d'allumage est généré en T1 lorsque les signaux E et F se croisent les uns les autres dans les limites de la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage, comme représenté par la forme d'onde la plus basse (au noeud G) sur la figure 8. Par conséquent, dans la zone des faibles vitesses de rotation du moteur au-dessous d'une vitesse de rotation moteur N1 représentée sur la figure 9, lorsque la vitesse de rotation du moteur diminue le sigiial que l'on a au noeud E diminue jusqu'à atteindre un niveau inférieur comme représenté par la ligne en traits mixtes de la figure 8 et le positionnement temporel d'allumage Td déterminé par le point d'intersection des deux signaux se décale vers l'angle d'avance d'allumage minimal. Dans une commande telle que décrite ci-dessus, il est possible d'effectuer une commande du positionnement temporel préférable pour l'allumage par rapport à la vitesse de rotation du moteur en modifiant le positionnement temporel d'allumage en fonction de la plage de vitesses de rotation moteur pour une commande d'angle d'avance d'allumage qui va de la vitesse de rotation moteur N1 pour l'angle d'avance d'allumage minimal DS à la vitesse de rotation moteur N2 à l'angle d'avance d'allumage maximal DF. Cependant, lorsque la vitesse de rotation moteur maximale N2 de la plage de vitesse de rotation moteur de la commande d'angle d'avance d'allumage est décalée vers une vitesse de rotation moteur plus élevée, le problème ci-après peut se poser. Dans un cas ordinaire, l'angle d'avance d'allumage dans une certaine plage de vitesses de rotation basse du moteur est commandé pour l'angle d'avance d'allumage minimal constant, comme représenté par un trait plein sur la figure 9. Cependant, dans le cas où la vitesse de rotation moteur maximale N2 de la plage concernant la commande d'angle d'avance d'allumage est fixée à une certaine vitesse de rotation haute du moteur, la forme d'ondes de décharge au noeud E s'étend dans une zone presque plate de la plage de vitesses de rotation basse du moteur et, suite à cela, le niveau de tension au noeud E, lorsque la charge commence, devient à peu près constant. Dans l'intervalle, la courbe de décharge au noeud F change également, avec une constante de temps permanente. Ainsi, la période de temps correspondant à la possibilité de plage de commandes des angles d'avance d'allumage est étendue (de T1 à T2 sur la figure 10) relativement plus longuement Si 1'on compare à l'extension (de TI1 à T12 sur la figure 10) de la période de temps allant du début de la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage au point d'intersection des deux slgnaux. Suite à cela, l'angle d'avance d'allumage déterm1n par le point d'1ntersectlon des deux signaux est avance. Ainsi se pose le problème que, lorsque la vitesse de rotation moteur diminue, l'angle d'avance d'allumage est avancé, menant å une caractéristique de démarrage moteur moins préférable. Au vu de ces problèmes de l'art antérieur, un objet principal de la presente invention est de proposer un système de commande d'allumage destiné à commander le positionnement temporel d'allumage par rapport à la vitesse de rotation du moteur en utilisant deux circuit de type CR, sans avance de positionnement temporel d'allumage dans une zone de faible vitesse de rotation du moteur. Selon la présente invention, le présent système de commande d'allumage comprend des premier et deuxième circuits CR; un circuit de commande d'angle d'avance d'allumage pour générer un signal d'allumage en un point d'intersection de la courbe de décharge du premier circuit CR et la courbe de charge du deuxième circuit CR; un circuit pour générer un signal d'allumage à l'angle d'avance d'allumage minimal indépendamment du circuit de commande d'angle d'avance d'allumage; et un moyen pour invalider le circuit de commande d'angle d'avance d'allumage dans une plage de vitesses de rotation moteur inférieure à une vitesse de rotation moteur prescrite (N1 sur la figure 9). Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le moyen prévu pour invalider le circuit de commande d'angle d'avance d'allumage comprend un circuit de commande d'angle d'avance d'allumage pour faible vitesse moteur destiné à empêcher la charge du deuxième circuit CR sur la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage lorsqu'il y a détection d'une tension de décharge du deuxième circuit CR au-dessous d'une tension seuil. La présente invention va être décrite à présent cl-apres en reférence aux dessins annexés, dans lesquels la figure l reprèsente un schéma de circuit d'un système d'allumage selon la présente invention convenant pour un moteur à quatre temps destiné à une motocyclette; la figure 2 est un schéma représentant un bloc de circuit d'entrée de pulsateur 8a sur la figure l; la figure 3 est un schéma représentant un bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b sur la figure 1; la figure 4 est un schéma représentant un bloc de commande d'angle d'avance d'allumage 14 de faible vitesse de rotation moteur comme sur la figure 1; la figure 5 est un schéma du bloc d'alimentation du comparateur 11 selon la figure 1 la figure 6 est un diagramme de positionnement temporel représentant des formes d'ondes en différents points du circuit de commande; la figure 7 est un diagramme de circuit schématique d'un système d'allumage classique convenant pour un moteur à quatre temps d'une motocyclette; la figure 8 est un diagramme de positionnement temporel représentant des formes d'ondes classiques de la commande de positionnement temporel d'allumage; la figure 9 est un graphique représentant une caractéristique de positionnement temporel d'allumage classique; la figure 10 est un diagramme de positionnement temporel représentant des formes d'ondes classiques de la commande de positionnement temporel de l'allumage; la figure 11 est un schéma de circuit représentant un bloc de déclencheur physique, tel que sur la figure 1. A présent, la présente invention est décrite ci-après plus en détails en termes de mode de réalisation concret en référence aux dessins annexés. La figure l est un schéma représentant un circuit de commande d'un système d'allumage selon la présente invention, convenant pour un moteur à quatre temps destin à une motocyclette. Des parties analogues à celles représentées dans l'art antérieur sont désignées par des numéros de référence identiques et leur description détaillée sera omise. Dans ce mode de réalisation, un bloc de circuit d'entrée de pulsateur 8a et un bloc de génération d'impulsion de tension 8b pour la commande du pulsateur constituent un circuit qui est équivalent au bloc de circuit de commande de pulsateur de l'art antérieur, représenté sur la figure 1. Un signal d'impulsion généré par une bobine de pulsateur 7 est fourni, via une borne PC, au bloc de circuit d'entrée de pulsateur 8a, dans le circuit de commande 2. Depuis le bloc de circuit 8a un signal d'impulsion correspondant à l'angle d'avance d'allumage maximal est généré et transmis au bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur b et un signal d'impulsion correspondant à l'angle d'avance d'allumage minimal est généré et transmis à la fois au bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b et à un bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10. Le bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b génère un signal d'impulsion de tension pour la commande du pulsateur dont la largeur d'impulsion correspond à la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage. Le signal d'impulsion de tension de commande de pulsateur est transmis au bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10 et à un bloc d'alimentation 11 de puissance du comparateur. Un bloc de circuit déclencheur physique 13 qu est représenté en détails sur la figure 11 est également prévu. Le bloc de circuit déclencheur physique 13 contient un transistor Q19, mis en service par le signal de niveau bas (le signal d'angle d'avance d'allumage minimal) au noeud C. Le signal EN SERVICE du transistor QIY fait passer le transistor Q13 du bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10 en servlce, Si bien qu'un signal d'allumage est généré pour l'angle d'avance d'allumage minimal US. De plus, un bloc de commande d'angle d'avance d'allumage 14 de faible vitesse de rotation moteur est prévu, communiquant avec le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage lu. Le bloc de commande d'angle d'avance d'allumage de faible vitesse moteur 14 est construit de manière à etre activé par le signal d'alimentation de puissance venant du bloc d'alimentation en puissance de comparateur 11. De manière analogue, le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage lu est construit également de manière à être activé par le signal d'alimentation de puissance, à partir du bloc d'alimentation de puissance de comparateur il. Le bloc de circuit d'entrée de pulsateur 8a est construit comme représenté sur la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage maximal venant de la bobine de pulsateur 7 est positif et le signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage minimal venant de la bobine de pulsateur 7 est négatif. Le signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage maximal fait passer un transistor Q2 en service, tandis que le signal d'angle d'avance d'allumage minimal fait passer un transistor Q3 en service. Le signal EN SERVICE du transistor Q2 est fourni au bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b, d'autre part, le signal EN SERVICE du transistor Q3 est fourni à la fois au bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur Hb et au bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 1U. Comme représenté sur la figure 3, dans le bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b un circuit à bascule est formé en utilisant des transistors Q4, Q5, Q6 et Q7. Lorsque le transistor Q2 du bloc de circuit d'entrée de pulsateur 8a est mis en service en réponse au signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage maximal comme décrit ci-dessus, le transistor 94 est mis en service entraînant la mise en service du transistor Q5. Ceci, consécutivement, met le transistor Q/ en service et le signal EN SERVICE du transistor Q7 est transmis, à titre de signal d'impulsion de tension de commande de pulsateur mentionné ci-dessus, å la fois au bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10 et au bloc d'alimentation de puissance de comparateur 11. Lorsque le transistor Q3 est mis en service en réponse au signal d'impulsion d'angle d'avance d'allumage minimal, le transistor Q6 est mis en service. Ceci fait passer le transistor Q7 hors service, coupant la sortie du signal d'impulsion de tension de commande de pulsateur. Comme représenté sur la figure 4, le bloc de commande d'angle d'avance d'allumage 14 pour les faibles vitesses de rotation moteur contient un comparateur CP3. La sortie du comparateur CP3 contrôle le transistor Q9 se trouvant dans le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10. sont fournis au comparateur CP3, le signal au noeud E dans le bloc de circuit de commande d'angle d'avance d'allumage 10 et un signal seuil de tension constante VL venant d'un diviseur de tension constitué par des résistances R9 et R10. La tension d'alimentation électrique destinée au comparateur CP3 est fournie par le transistor Q20, qui est mis en service par le signal d'alimentation électrique venant du bloc d'alimentation de puissance de comparateur 11. Le bloc d'alimentation de puissance 11 du comparateur est construit de la manière représentée sur la figure 5. Le signal EN SERVICE du transistor Q7, que l'on a dans le bloc de génération d'impulsion de tension de commande de pulsateur 8b, met en service un transistor Q14 qui, à son tour, met en service un transistor Q15. Ceci met en service un transistor Q20, qui fournit la tension d'alimentation de puissance de commande au comparateur CPJ mentionné ci-dessus, à titre de sa tension d'alimentation en puissance. De manière correspondante, le comparateur CP3 est activé seulement sur la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage et est invalidé lorsque l'on se trouve hors de cette plage, éliminant toute consommation inutile de puissance, contribuant de cette manière à diminuer la consommation de puissance électrique. Le signal d'allumage est généré de façon ordinaire, comme représenté dans l'art antérieur, au point d'intersection (Tl sur la figure 8), auquel la forme d'ondes de décharge du signal au noeud F dépasse la forme d'ondes de charge au signal au noeud E dans la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage. Lorsque la vitesse de rotation moteur diminue, la période de temps nécessaire à la décharge associée au noeud E devient plus longue. il en résulte, comme représenté par les traits mixtes sur la figure 8, que la tension que l'on a au début de la charge devient plus petite, le point d'intersection des signaux E et F se décalant vers l'angle d'avance d'allumage minimal, donnant de cette manière une commande à retard de l'angle d'avance de l'allumage, réagissant à la diminution de la vitesse de rotation du moteur. Lorsque la vitesse de rotation du moteur diminue encore et que le signal au noeud E doit diminuer au-dessous d'une valeur seuil VL comme représenté sur la figure 6, le comparateur Cp3, prévu dans le bloc de commande d'angle d'avance d'allumage 14 pour les faibles vitesses de rotation moteur, génère un signal de faible niveau, Si bien que toute mise en service du transistor Q9 est empêchée. Ainsi, le transistor Q10 ne passe pas en service même lorsque le signal rectangulaire positif que l'on a au noeud D est généré et le chargement du condensateur C2 (la ligne en traits mixtes sur la figure 6) est empêché. Dans un tel cas, le signal d'allumage est généré seulement par le bloc de circuit déclencheur physique 13, à l'angle d'avance d'allumage minimal. Ainsi, le positionnement temporel de l'allumage dans la plage des faibles vitesses de rotation du moteur est régulé pour l'angle d'avance d'allumage minimal. Lorsque la vitesse de rotation moteur diminue et que le signal au noeud E doit dépasser la valeur seuil VL de manière à ce que ces courbes ne se croisent plus, les transistors Q9 et Q1U sont autorisés à être mis en service et l'angle d'avance d'allumage est ordinairement régulé par le point d'intersection des signaux E et F. La vitesse de rotation moteur à laquelle la manière selon laquelle la commande de positionnement temporel d'allumage est commutée, est ajustable en modifiant les valeurs des résistances RY et R1U, résistances déterminant la valeur seuil VL permettant d'obtenir une conception et un réglage simples. Selon la présente invention, comme décrit ci-dessus, dans la commande d'angle d'avance d'allumage dans laquelle l'angle d'avance d'allumage est commandé par le point d'intersection des formes d'ondes de décharge et de charge de deux circuits CR, la charge du circuit CR qui doit commencer à être chargée depuis le début de la plage possible de commandes des angles d'avance d'allumage est inhibée dans les limites de la plage possible de commandes des angles d'avance à l'allumage lorsque la tension de décharge du circuit CR doit diminuer au-dessous d'une valeur seuil. Ceci assure le maintien du positionnement temporel de l'allumage pour l'angle d'avance d'allumage minimal dans une certaine plage de faibles vitesses de rotation moteur permettant à la plage de vitesses de rotation moteur de la commande d'angle d'avance d'allumage d'être élargie à une vitesse de rotation moteur plus élevée. Une telle commande peut être réalisée par utilisation d'un circuit simple, mettant en oeuvre la comparaison de la tension de décharge et de la valeur seuil menant à un système simple, économique. REVENDICATIONS 1. - Système de commande d'allumage pour un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend un premier circuit CR (C3, R2, R3, R4, Qll) commençant à être déchargé depuis un moment, associé à un angle d'avance d'allumage maximal, d'une plage de commandes possibles d'angles d'avance d'allumage du moteur; un deuxième circuit CR (C2, R1, R11, Q8, Q9, Q10), commençant à être chargé depuis le moment associé à l'angle d'avance d'allumage maximal et déchargé après avoir été complètement chargé à un moment associé à un angle d'avance d'allumage minimal de la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage; un circuit de commande d'angle d'avance d'allumage (CP1, Q12), prévu pour générer un signal d'allumage en un point d'intersection entre la courbe de décharge du premier circuit CR et la courbe de charge du deuxième circuit CR; un circuit (13) pour générer un signal d'allumage à l'angle d'avance d'allumage minimal, indépendamment du circuit de commande d'angle d'avance d'allumage; et des moyens (14) pour invalider le circuit de commande d'angle d'avance d'allumage dans une plage de vitesses de rotation moteur inférieure à une vitesse de rotation moteur prescrite. 2. - Système de commande d'allumage selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'invalidation du circuit de commande d'avance d'allumage (14) comprennent un circuit de commande de l'angle d'avance d'allumage pour faible vitesse de rotation moteur destiné à empécher la charge du deuxième circuit CR sur la plage de commandes possibles des angles d'avance d'allumage lorsque y a détection d'une tension de décharge du deuxième circuit CR au-dessous d'une tension seul.