Brevet FR2794179A1 — publié le 20001201

DISPOSITIF DE CONTROLE D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET A ALLUMAGE COMMANDE La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle d'allumage pour moteur à combustion interne dont chaque chambre de combustion est munie d'au moins une bougie alimentée par un circuit ayant une bobine dont l'enroulement primaire est relié à une source de courant . continu (généralement une batterie d'accumulateurs ) dans un montage comportant un rupteur, souvent désigné par le terme anglo-saxon de driver et dont le secondaire est relié à la bougie, directement ou par l'intermédiaire d'un distributeur si une même bobine alimente plusieurs bougies de façon cyclique. Il existe déjà de nombreux dispositifs destinés à détecter les ratés d'allumage ou misfires . Les documents EP 0615067 et FR 2 742 486 décrivent de tels dispositifs qui détectent l'ionisation provoquée dans l'espace inter-électrodes de la bougie par l'étincelle et la combustion en y faisant circuler un courant et en l'évaluant. Un tel dispositif connu comporte un condensateur qui se charge d'abord, puis se décharge par l'espace inter- électrodes. Le condensateur est placé dans un montage placé en parallèle avec la bougie et ce montage comporte une résistance de limitation de courant et des diodes en cascade. Le condensateur se charge lorsqu'une haute tension de déclenchement d'étincelle apparaît au secondaire et se décharge ensuite par l'espace inter-électrodes lorsqu'il y a eu allumage. Un inconvénient d'un tel dispositif est que le choix de la valeur de la résistance résulte d'un compromis. La résistance doit être élevée pour ne pas trop réduire la tension et la puissance appliquées à la bougie mais elle ne doit pas réduire le courant qui traverse ensuite le montage à un point qui le rendrait peu détectable. Dans la pratique le compromis conduit à un courant qui permet de discriminer la présence et l'absence d'un allumage, mais ne donne pas d'indication qualitative utilisable sur la qualité de la combustion. La présente invention vise notamment à fournir un dispositif de contrôle d'allumage répondant mieux que ceux précédemment connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il fournit un signal de sortie qui est utilisable pour évaluer divers paramètres de la combustion. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif comprenant, - en série avec la bougie sur un trajet de puissance de la bougie vers une source d'alimentation continue en basse tension, un condensateur de stockage d'énergie et un élément à conduction unidirectionnelle, et - une voie de mesure reliant le point milieu entre le condensateur et l'élément à conduction unidirectionnelle à un montage de génération d'un courant représentatif du courant de décharge du condensateur à travers l'espace inter- électrodes. Grâce à ce montage, qu'on peut qualifier de série , il est possible d'obtenir un courant de mesure de valeur appréciable et représentant bien l'état des gaz, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un montage complexe et sans perturber le courant qui traverse la bougie et n'est limité que par la résistance du secondaire, celle de l'élément à conduction unidirectionnelle étant négligeable. Le montage de génération de courant pourra en général être constitué par un circuit à deux transistors reliés à la source d'alimentation et à une résistance de charge, constituant une source de courant proportionnel classique. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère à la figure qui l'accompagne et qui est un schéma d'un dispositif de contrôle d'allumage associé à une bougie, pour une installation d'allumage à une bobine pour chaque bougie. Le dispositif d'allumage montré sur la figure 1 comporte une bobine 10 ayant un primaire 12 et un secondaire 14 . L'enroulement primaire est monté entre une source de courant continu à basse tension 16, qui sera en général une batterie d'accumulateurs, et la masse. Le circuit est alternativement fermé et ouvert par un rupteur 18, représenté comme un transistor bipolaire. Le calculateur habituel de contrôle moteur, non représenté, rend alternativement ce transistor saturé et bloqué. L'enroulement secondaire 14 est placé en série avec la bougie 19, dont l'électrode non reliée au secondaire est à la masse. Pour permettre d'analyser la combustion dans la chambre munie de la bougie, un dispositif de contrôle est placé en série avec la borne du secondaire 14 non reliée à la bougie. Ce dispositif de contrôle comporte un condensateur de stockage 20 placé en parallèle avec un organe limitant la tension aux bornes du condensateur. Cet organe peut notamment être une diode Zener 22. Le circuit du secondaire se referme par une diode 24 sur une source de courant continu à basse tension, qui peut être la source 16. Le signal représentatif des conditions de combustion est prélevé au point milieu entre la diode Zener 22 et la diode 24. Il est appliqué, par l'intermédiaire d'une résistance 26 dont la valeur doit être suffisamment faible pour que les transistors du montage qui suit restent à l'état passant même au repos, à un montage constituant une source 28 de courant sensiblement proportionnel à la tension au point de mesure. Cette valeur détermine le courant de repos. Le montage représenté à titre d'exemple est constitué de deux transistors bipolaires. L'émetteur du premier transistor 30 est relié à la source à basse tension par une résistance Rl et son collecteur reçoit le signal d'entrée du montage et est relié, par une résistance R2 qui , avec la résistance 26, fixe le courant minimum de repos, à la sortie S. Le signal d'entrée est également appliqué sur la base du second transistor 32 . L'émetteur de ce second transistor est relié à la source basse tension par une diode 34 et une résistance R3. Il fixe la polarisation de la base du premier transistor 32. Le collecteur du second transistor est directement relié à la sortie S. Le rapport des valeurs des résistances Rl/R3 fixe le gain en courant du montage. Enfin une diode 36 montée en parallèle sur la résistance R2 compense le courant de fuite de la diode 24. Un tel montage n'est pas le seul possible. On connaît en effet de nombreux types de générateurs de courant, généralement à transistors bipolaires, qui seraient utilisables. A titre indicatif, un dispositif présentant les caractéristiques suivantes a donné des résultats satisfaisants sur un moteur à essence d'automobile, dont la bobine fournissait une tension crête de 25 à 30 kVoits. Le condensateur 20 était un condensateur céramique de 10 nanoFarads. La diode Zener limitait la tension du condensateur à 150 Volts (bien qu'une valeur de 200 Volts environ soit également possible). La résistance 26 était de 45 kohms. Les résistances Rlet R3 étaient de quelques kohms et la résistance R2 de l'ordre de 1 Mohm. Un tel montage fournit en permanence un courant sur la sortie S, ce qui présente un avantage du point de vue de l'exploitation du signal par rapport à une système fournissant un courant nul au repos Le courant de sortie est appliqué à un organe de traitement dont l'élément d'entrée sera généralement une résistance 38 de conversion courant-tension. L'organe de traitement peut être analogique mais plus fréquemment il sera numérique et comportera un convertisseur analogique /numérique d'entrée. Cet organe peut comporter plusieurs voies destinées à analyser des paramètres différents tels que la présence d'un allumage (qui peut être vérifiée à l'aide d'un simple comparateur à seuil), la qualité de la combustion et le degré d'usure ou d'encrassement de la bougie et à déterminer le cylindre actif dans le cas d'un dispositif d'allumage à étincelle perdue. Ces évaluations sont facilitées par le caractère très représentatif du courant sur la sortie S. L'organe de traitement peut également détecter d'autres phénomènes liés à la combustion tels que le cliquetis, révélé par l'apparition de composantes à haute fréquence dans le signal de sortie. Ces composantes peuvent être isolées à l'aide d'un filtre passe haut ou, par traitement numérique, à l'aide d'une transformée de Fourier. A partir de là, l'organe de traitement peut fournir au calculateur de contrôle moteur des indications permettant un réglage optimum de la richesse, de l'avance à l'allumage, etc... Le fonctionnement du dispositif est le suivant : au repos, un courant faible, de quelques microampères au plus, circule dans le circuit de charge comportant le transistor 32 et la résistance 38. Pour provoquer une accumulation d'énergie dans la bobine, le rupteur 18 est temporairement rendu conducteur. Un courant s'établit dans le primaire de la bobine. L'étincelle est provoquée en ouvrant le rupteur, c'est à dire en bloquant le transistor qui le constitue. L'interruption du courant dans le primaire provoque au secondaire une surtension qui atteint plusieurs dizaines de kilovolts avant de décroître. Le condensateur 20 se charge sous une tension maximum fixée par la diode Zener 22 suffisamment faible pour ne pas dégrader de façon appréciable la tension de crête appliquée à la bougie. Si une étincelle éclate et si la combustion a lieu, les gaz de combustion ionisés dans l'espace inter-électrodes constituent un trajet conducteur à travers lequel le condensateur 20 se décharge une fois la tension aux bornes du secondaire revenue au repos. Le courant ainsi créé ne peut être dérivé vers la source de courant continu, car la diode 24 est alors polarisée en inverse. Il traverse la résistance 26 . La variation dans le temps et l'amplitude de ce courant, amplifié par le montage 28, est représentatif de l'allumage et de la combustion. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. En particulier, il est possible d'utiliser une bobine ayant un primaire unique et plusieurs secondaires utilisés de façon cyclique grâce à un distributeur de type classique. Une même bobine peut avoir deux secondaires alimentant simultanément deux bougies avec un dispositif de contrôle d'allumage commun (c'est à dire alimentant une même résistance 38) ou non. Les transistors constituant le montage de génération de courant peuvent être de polarité différente de celle représentée, ce qui conduit à modifier les alimentations. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'allumage pour moteur à combustion interne dont chaque chambre de combustion est munie d'au moins une bougie (19) alimentée par un circuit ayant une bobine dont l'enroulement primaire (1 2) est relié à une source de courant continu dans un montage comportant un rupteur (18) et dont le secondaire est relié à la bougie, directement ou par l'intermédiaire d'un distributeur, caractérisé en ce qu'il comporte : - en série avec la bougie, sur un trajet de puissance de la bougie vers une source d'alimentation en basse tension continue, un condensateur (20) de stockage d'énergie en parallèle avec un moyen de limitation de la tension à ses bornes (22), un élément à conduction unidirectionnelle (24), et - une voie de mesure reliant le point milieu entre le condensateur et l'élément à conduction unidirectionnelle à un montage (28) de génération d'un courant représentatif du courant de décharge du condensateur (20) à travers l'espace inter-électrodes de la bougie. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de limitation de la tension est une diode Zener (22). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trajet de puissance se referme par une diode (24) sur la source d'alimentation en basse tension qui fournit un courant de repos. 4. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le montage de génération de courant comprend deux transistors. Un premier transistor (30) dont l'émetteur est relié à la source à basse tension par une résistance (Rl) et le collecteur reçoit le signal d'entrée du montage et est relié, par une résistance (R2) à la sortie (S) du montage et un second transistor (32) dont l'émetteur est relié à la source basse tension par une diode (34) et dont le collecteur est directement relié à la sortie (S).