Brevet FR2828842A1 — publié le 20030228

Dispositif de contrôle d'allumage pour moteur à combustion interne et son intégration à un dispositif de changement de vitesse pour véhicule automobile mû par ce moteur La présente invention est relative à un dispositif de contrôle d'allumage pour moteur à combustion interne et à son intégration à un dispositif de changement de vitesse pour véhicule automobile mû par ce moteur. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication des dispositifs d'allumage de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. La présente invention concerne particulièrement, c'est-à-dire non limitativement, les motocycles et automobiles comportant un dispositif de transmission d'effort entre un moteur et une roue motrice, qui incorpore un dispositif de changement de vitesse, généralement démultiplicateur de la vitesse du moteur, de type boîte de vitesses, qui est généralement commandé par le conducteur du véhicule. Afin de faciliter et d'accélérer un changement de rapport de transmission dans un dispositif de transmission à vitesse variable, divers dispositifs de commande de variation de la puissance délivrée par le moteur ont été proposés, ces dispositifs agissant sur l'allumage d'au moins un cylindre du moteur. Le brevet US 4,270, 414 décrit un système de commande d'allumage en fonction de l'action d'un motocycliste sur la pédale du sélecteur de rapport de vitesse ; ce système comporte un interrupteur provocant soit la mise en court-circuit du bobinage primaire de la bobine d'allumage, soit l'interruption de l'alimentation du circuit d'allumage, pendant une durée voisine de 0,1 à 0,2 seconde. Le brevet EP 424 883 décrit un système de transmission de véhicule à moteur permettant de synchroniser la vitesse de l'arbre de sortie du moteur et la vitesse de l'arbre d'entrée de la transmission pendant le changement de rapport de transmission, afin de permettre ce changement sans actionner l'embrayage ; ce système comporte des moyens pour déterminer la direction dans laquelle le couple de rotation est transmis entre le moteur et une roue de commande, ainsi que des moyens pour augmenter-ou diminuer selon le cas-la puissance de sortie du moteur. Le brevet EP 445 828 décrit un système de changement de rapport de transmission assisté électroniquement permettant de discriminer entre un changement vers un rapport supérieur et un changement vers un rapport inférieur (rétrogradation) ; à cet effet un capteur d'effort est disposé sur un système de liaison reliant la pédale de sélection de rapport à un arbre de commande de changement de transmission, de façon à détecter un effort d'allongement ou un effort de dépression pour effectuer cette discrimination ; l'ajustement de la puissance du moteur est obtenu par un réglage du point d'allumage et du débit d'air aspiré, tout en maintenant, selon le cas, le papillon d'admission ouvert ou bien fermé. Les systèmes connus de changement assisté de rapport de transmission présentent certains inconvénients. Les systèmes qui coupent le courant d'allumage sont sollicités de façon sévère et permanente puisqu'ils sont traversés par un courant d'intensité élevée à chaque allumage ; en outre, dans l'éventualité de leur défaillance, le moteur ne pourra démarrer, l'allumage n'étant pas alimenté. Les systèmes connus qui incorporent un capteur d'effort sont coûteux, encombrants et inadaptés aux fonctionnements à bas régime comme c'est le cas des motocycles routiers . A bas régime ou faible puissance, les systèmes connus provoquent généralement des à-coups du couple moteur transmis à la roue motrice. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de changement de rapport de vitesse qui soit amélioré et remédie, en partie au moins, aux inconvénients des dispositifs connus. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de changement assisté de rapport de transmission incorporant un capteur de l'effort exercé par le conducteur sur le sélecteur de rapport qui soit amélioré en termes de précision, linéarité, répétabilité, dynamique, de faible sensibilité aux surcharges, aux vibrations et à l'humidité, ainsi qu'en termes d'encombrement et fiabilité. Selon un premier aspect, l'invention consiste à mesurer l'effort exercé par le conducteur à l'aide d'un élément sensible statique, de préférence essentiellement constitué par des jauges de contrainte à résistance qui sont solidaires d'un support de jauge déformable qui est monté sur le véhicule (cycle) de façon à être sensible à l'effort exercé par le conducteur ; grâce notamment au caractère statique de l'élément sensible du capteur, on obtient ainsi un capteur d'effort simple et léger, peu encombrant et performant. De préférence, ledit support de jauge est creux en grande partie et réalisé dans un matériau de faible densité tel qu'un alliage d'aluminium, ce qui permet de minimiser encore la masse ajoutée au véhicule. En outre, ce support est de préférence de forme tubulaire et muni à chaque extrémité de moyens de liaison avec une tige, ce qui facilite son intégration à une tige existante du véhicule préalablement sectionnée et le cas échéant raccourcie. Par ailleurs, le support comporte de préférence une zone de moindre résistance mécanique dans laquelle s'étend ladite jauge de contrainte, ce qui augmente la sensibilité du capteur. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif amélioré de variation de la puissance fournie par le moteur pour faciliter un changement de vitesse assisté, sans actionner l'embrayage ni l'accélérateur, et permettant de diminuer les contraintes mécaniques infligées aux pignons et mécanismes de transmission. Selon un aspect de l'invention, pour diminuer la puissance du moteur, on dissipe (par effet joule) une partie de l'énergie emmagasinée dans la bobine d'allumage de façon à limiter (sans l'annuler) la tension aux bornes de la bougie et empêcher l'apparition d'une étincelle ; à cet effet, on raccorde de préférence, entre la bobine et la masse, un circuit comportant des moyens de limitation de tension disposés en série avec des moyens commutables de dissipation d'énergie. L'invention permet de diminuer la puissance du moteur sans perturber le fonctionnement de l'allumage existant ; en outre, en limitant la tension d'allumage, on augmente sensiblement la durée de vie de l'interrupteur (généralement constitué par un transistor) d'allumage, les moyens de limitation de tension servant de protection de ce transistor lorsque les moyens commutables de dissipation d'énergie sont activés (passants). De préférence lesdits moyens de limitation de tension comportent et/ou sont essentiellement constitués par une diode ; l'utilisation d'un tel composant pour écreter la tension contribue à l'obtention d'un produit fiable et peu coûteux ; de préférence encore on choisit une diode rapide, en particulier une diode dont le temps de réponse peut être de l'ordre d'une ou de plusieurs nanosecondes, ou être encore inférieur à cette valeur. De préférence lesdits moyens commutables de dissipation d'énergie comportent un thyristor et sont connectés en série avec les moyens d'écretage de tension, entre un point milieu de la bobine et la masse, et/ou aux bornes du transistor d'allumage ; ces moyens, associés aux moyens d'écretage à faible temps de réponse, permettent à un dispositif de commande de commutation de provoquer l'ouverture et la fermeture dudit circuit de façon synchrone avec l'allumage et/ou la fréquence de rotation du moteur, grâce à un capteur adéquat délivrant un signal audit dispositif de commande, sans qu'il soit nécessaire de contrôler de façon précise la phase du signal de commutation par rapport aux impulsions d'allumage. Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de réduction de puissance comporte ledit circuit comportant une diode de surpression des surtensions transitoires montée en série avec un thyristor formant un commutateur commandé par un dispositif de commande à microcontrôleur relié à des moyens de détection et/ou de synchronisation délivrant un signal d'allumage ou de rotation du moteur. Dans un tel circuit, l'énergie provenant de la bobine est dissipée dans la diode et dans le thyristor pendant la conduction de celui-ci qui est commandée par le microcontrôleur ; ce dernier permet, par ses paramètres réglables, d'adapter facilement le dispositif de réduction de puissance à l'utilisation et au type de conduite du véhicule ; le microcontrôleur facilite en outre, par une programmation adaptée, une commande progressive de la diminution de puissance par une fuite contrôlée de l'énergie de la bobine dans lesdits moyens de dissipation d'énergie. En particulier, selon un autre aspect de l'invention, on provoque une fuite d'une partie au moins de l'énergie de la bobine dans un circuit de dissipation d'énergie, en provoquant successivement plusieurs périodes de fuite d'énergie dont la durée est croissante puis décroissante, une période sans fuite d'énergie étant prévue entre deux périodes de fuite consécutives ; de préférence à cet effet on commande la conduction desdits moyens commutables de dissipation d'énergie à une fréquence identique à la fréquence d'allumage, et avec un rapport cyclique constant, de préférence voisin de 0,5, par des trains d'impulsions consécutives synchronisées avec l'allumage, le nombre d'impulsions des trains d'impulsions variant régulièrement (en croissant et/ou en décroissant). L'invention permet d'effectuer une diminution et/ou une reprise très progressive de la puissance du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 3 illustrent un capteur de force selon l'invention, qui incorpore un élément sensible résistif collé sur un support de capteur tubulaire. La figure 1 est une vue longitudinale du capteur tandis que la figure 2 est une vue d'extrémité du même capteur, et la figure 3 une vue en coupe transversale à échelle agrandie de la partie centrale du capteur. La figure 2 est une vue selon Il de la figure 1 et la figure 3 est une vue selon 111- III de la figure 1. La figure 4 est un schéma synoptique illustrant les principaux composants d'un dispositif électronique de réduction de puissance d'un moteur par soustraction d'une partie substantielle de l'énergie accumulée dans une bobine d'allumage, en fonction notamment de signaux délivrés par un capteur de force résistif tel que celui des figures 1 à 3. Les figures 5 et 6 illustrent des chronogrammes de la tension (repérée U figure 4) apparaissant aux bornes de l'interrupteur du dispositif d'allumage ainsi que de la commutation des moyens de dissipation d'énergie. La figure 5 illustre deux impulsions d'allumage consécutives tandis que la figure 6 en illustre quatorze dont six sont écretées par un dispositif selon l'invention. Par référence aux figures 1 à 3, le capteur 1 est essentiellement constitué par un corps 2 supportant un élément sensible passif (et/ou statique) 3 ; le corps 2 présente une forme générale tubulaire d'axe 4 et dont la section transversale de la partie centrale du corps présente un profil extérieur circulaire ; chaque extrémité longitudinale 5,6 du corps présente deux méplats 7 parallèles ; le corps 2 est percé d'un trou cylindrique longitudinal 8, d'axe 4, débouchant à chaque extrémité 5,6 et fileté intérieurement ; ceci permet la fixation du corps 2 aux deux extrémités filetées respectives de deux tiges 9,10 alignées faisant partie du mécanisme de transmission de l'effort exercé par le conducteur sur une pédale de sélecteur de vitesses, par vissage des tiges 9,10 dans les trous taraudés 8 ; ce vissage est facilité par la présence des méplats 7 servant de face d'appui pour une clé. La partie centrale du corps est affaiblie du fait d'un alésage 12 transversal prévu dans cette partie du corps, qui s'étend selon l'axe 11 transversal, et dont la section présente un contour externe comportant deux segments rectilignes 13,14 parallèles à l'axe 4 et réunis par deux demi-cercles 15 ; de ce fait, la partie centrale du corps comporte deux barreaux 16,17 longitudinaux reliant les parties d'extrémité du corps ; sur une face plane 18 du barreau 17 est collé un pont 3 de jauges de contrainte résistives qui est sensible à la déformation du barreau 17 résultant de l'effort de sélection de rapport de transmission exercé par le conducteur et transmis par les tiges 9,10 et le corps 2. L'utilisation d'un tel capteur passif permet d'obtenir une mesure fiable de cet effort, notamment en utilisant un dispositif de mesure d'effort et de contrôle d'allumage tel qu'illustré figure 4. Par référence à cette figure 4, les quatre éléments résistifs du pont 3 forment deux branches raccordées entre les bornes positive et négative d'une source de tension ; les points milieu respectifs des branches du pont sont raccordés aux bornes d'entrée + de deux amplificateurs 19,20 par des liaisons 21 ; le déséquilibre du pont est détecté et amplifié par un troisième amplificateur 22 dont les deux entrées sont respectivement raccordées à la sortie des amplificateurs 19 et 20 ; le signal représentatif de l'effort exercé par le conducteur du véhicule à moteur et délivré en sortie par l'amplificateur 22, est transmis par une liaison 23 à un micro-contrôleur 24 programmé pour diminuer la puissance du moteur en fonction de l'intensité de ce signal ; à cet effet, le micro-contrôleur est raccordé, en outre, par une liaison 25, à un capteur 26 de la rotation du moteur eVou à un capteur délivrant un signal synchrone à la rotation pour la commande du dispositif d'allumage. Le dispositif d'allumage comporte de façon conventionnelle une bougie 27 d'allumage qui est connectée en série avec les enroulements primaire 28 et secondaire 29 d'une bobine, entre une source de tension + et la masse ; un interrupteur de charge 30 tel qu'un transistor est connecté entre le point milieu 31 des enroulements 28,29 et la masse ; le fonctionnement de l'allumage est le suivant : Quand l'interrupteur 30 est fermé, l'enroulement 28 est traversé par un courant qui le charge. Ce courant est brusquement interrompu en ouvrant l'interrupteur 30, provoquant une surtension aux bornes de l'enroulement primaire qui, multipliée par le rapport de transformation de la bobine, génère une haute tension aux bornes de l'enroulement secondaire 29 ; cette haute tension provoque l'étincelle au niveau de la bougie 27. L'allure correspondante de la tension U aux bornes de l'interrupteur 30 est illustrée en partie droite de la figure 5. Pendant une durée t1, l'interrupteur 30 de charge est ouvert, aucun courant ne circule dans la bobine et la tension U est égale à la tension continue U1 d'alimentation de la bobine (par exemple 12 volts). Pendant une durée t2 consécutive à t1, l'interrupteur 30 est fermé et un courant circule dans la bobine qui se charge. A la fin du temps de charge, l'interrupteur de charge est ouvert, provoquant une surtension U2 aux bornes de la bobine pouvant atteindre 350 Volts. Une fois l'étincelle créée et l'énergie de la bobine consommée, l'interrupteur de charge reste ouvert jusqu'à la prochaine impulsion d'allumage. Conformément à un aspect de l'invention, on écrète l'impulsion d'allumage 32 sans la supprimer, comme illustré en partie gauche de la figure 5, pour diminuer la puissance délivrée par le moteur. A cet effet, un circuit comportant un dispositif 33 d'écretage de surtensions transitoires et un dispositif 34 de commutation qui sont montés en série, est raccordé aux bornes de l'interrupteur 30 d'allumage, en parallèle avec celui-ci. Comme illustré figures 4 à 6, le commutateur 34 est commandé par le microcontrôleur 24, par l'intermédiaire d'un dispositif 35 d'adaptation et d'amplification, de façon à être fermé (passant) pendant l'apparition des impulsions 32 d'allumage que l'on souhaite écreter, ce qui correspond au chronogramme 36 d'état de fermeture (de l'interrupteur 34) représenté en partie inférieure des figures 5 et 6 ; cette commande ne nécessite pas un synchronisme parfait du signal 37 de commande délivré par l'unité 24 de contrôle du commutateur 34 avec les impulsions 32 d'allumage : un déphasage entre ces signaux, le cas échéant variable au cours du temps, est admissible, contrairement aux systèmes connus de décalage du point d'allumage. Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif d'écretage de surtension 33 est essentiellement constitué d'une diode, en particulier d'une diode de suppression de surtension de type Transi, qui ne nécessite pas de signal de commande. Le commutateur 34 est constitué par un thyristor ; alternativement un transistor CMOS peut être utilisé à cet effet. En outre, la commande de changement d'état du thyristor est facilitée par la présence de la diode transil 33 ; en effet en présence d'une commande de conduction du thyristor, celui-ci ne devient passant que lorsque la diode est passante, c'est-à-dire en présence de la surtension. La figure 5 en particulier illustre l'effet d'écretage de l'impulsion 32 par la diode 33 ; au début de l'impulsion, la diode bloque le passage d'un courant dans le circuit 33, 34, jusqu'à ce que la tension à ses bornes atteigne une valeur U3 prédéterminée (par exemple 20 volts) ; lorsqu'il en est ainsi, la diode 33 devient passante et du fait de la résistance négligeable de celle-ci et du thyristor 34 de commutation, la tension U reste sensiblement égale à la valeur U3 jusqu'à décroître par suite de dissipation de l'énergie emmagasinée dans la bobine 28,29, dans le circuit 33,34. Le nombre des impulsions 38 consécutives du signal 36 de commande de fermeture du commutateur 34 varie de un à trois figure 6 afin de provoquer une diminution de puissance du moteur de plus en plus importante, sans provoquer une variation brusque ce celle-ci, et grâce notamment au maintien d'une impulsion d'allumage 32 entre deux trains ou groupes consécutifs d'impulsions écretées 32e consécutives ; pour effectuer un cycle complet de réduction de puissance, ce nombre est ensuite réduit à deux puis à un, en maintenant également au moins une impulsion non écretée 32 d'allumage entre deux groupes consécutifs d'impulsions 32e écretées consécutives et synchrones, ce qui permet d'effectuer une reprise progressive. Ce mode de commande permet d'éviter de supprimer un grand nombre d'impulsions consécutives 32 et contribue à limiter les à-coups de transmission, principalement à bas régime. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement assisté de rapport de transmission d'un véhicule à moteur comportant une bobine (28,29) d'allumage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24,35) de commande de moyens commutables (33,34) de dissipation de l'énergie emmagasinée dans la bobine (28,29) d'allumage, qui sont aptes à délivrer aux moyens (33,34) de dissipation des trains d'impulsions consécutives qui sont synchrones avec l'allumage et dont le nombre varie régulièrement, de façon croissante et/ou décroissante. 2. Dispositif selon la revendication 1, qui comporte un interrupteur (30), des moyens (33) d'écretage des impulsions (32) d'allumage, et lesdits moyens commutables (33,34) de dissipation d'énergie. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'écretage et lesdits moyens commutables de dissipation d'énergie sont raccordés en série et connectés aux bornes de l'interrupteur d'allumage (30), et/ou entre le point milieu (31) de la bobine (28,29) et la masse. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel lesdits moyens d'écretage comportent une diode rapide de suppression de surtension. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel lesdits moyens commutables de dissipation d'énergie comportent un thyristor. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un capteur (1) sensible à l'effort exercé par le conducteur du véhicule, lequel capteur comporte un élément sensible (3) statique. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit élément sensible est résistif. 8. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit élément sensible est essentiellement constitué par au moins une jauge de contrainte, de préférence par un pont de quatre jauges de contraintes résistives. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel ledit capteur comporte un support (2) déformable solidaire de l'élément sensible. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit support (2) déformable est creux et réalisé dans un matériau de faible densité. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel ledit support (2) déformable est muni à chaque extrémité (5,6) de moyens (8) de liaison avec une tige (9,10) et comporte une zone centrale affaiblie à laquelle est solidarisé l'élément sensible.