Brevet FR2215724A1 — publié le 19740823

L 'invention a pour objet un dispositif d'allumage électronique des moteurs à explosion, du type dit à décharge de condensateur, et caractérisé par un prix de revient réduit ; la possibilité d'être construit en série sans réglage individuel ou sélection de composants ; la possibilité de procurer, à chaque ouverture des contacts du rupteur, une double étincelle d'allumage sans augmentation corrélative de l'éner gie fournie par la source d'alimentation ; la provision d'un dispositif de connexion permettant un retour rapide au mode ordinaire d'allumage. L 'invention sera décrite avec référence aux figures 1 à 4, données à titre indicatif et de manière non limitative. La figure 1 rappelle la composition schématique, en soi connue, d'un dispositif d'allumage à décharge de condensateur. La figure 2 est le schéma de 1 1étage de transformation de tension selon l'invention. La figure 3- est le schéma de l'étage de décharge du condensateur selon l'invention. La figure 4 est le schéma de raccordement selon l'invention du dispositif au circuit normal d'allumage du moteur. Les dispositifs connus d'allumage par décharge du condensateur compren nent (fig. 1): 1 ) - Un étage transformateur de tension TT, dans lequel la basse tension continue 3. T. (le plus souvent de 12 V) provenant, par exemple, d'une batterie d'accumulateurs, est transformée en une haute tension continue H.T. (de l'ordre de 300 à 500 V) au moyen d'un oscillateur généralement équipé de deux transistors de puissance symétriques, et comprenant ou alimentant un transformateur de tension alternative, lui-même suivi de diodes de redressement 2") - Le condensateur C dans lequel s'accumule la haute tension redressée; 3 ) - Un étage DC provoquant la décharge du condensateur C dans le primaire de la bobine d'allumage à chaque fois que s'écartent les contacts du rupteur entraidé par le moteur, ou à chaque action du dispositif remplaçant éventuellement ledit rupteur. L'étage transformateur de tension TT prévu par l'invention est conforme au schéma de la figure 2. I1 est caractérisé en ce que la transformation de tension continue en tension alternative est effectuée à l'aide d'un unique transistor Q, associé au transformateur T comportant un primaire P, un enroulement d'entretien E et un secondaire S, le courant continu de base du transistor Q étant issu du diviseur R 1 - R 2 découplé par le condensateur C 1. Un condensateur C 2 est éventuellement installé pour prévenir des oscillations à des fréquences indésirables. Le secondaire du transformateur T est éventuellement accordé par -le condensateur C 3 ; il est ainsi possible de choisir une fréquence de travail voisine de celle qui est recommandée par le constructeur du transformateur T et compatible avec la recharge en temps voulu du condensateur C. Ce montage a permis d'excellents rendements de conversion, le transformateur T étant un modèle à noyau de ferrite et la fréquence de travail voisine de 10 kHz. Le courant de repos a pu être réduit à une valeur d'environ 300 mA, soit dix fois moins qu'avec le montage traditionnel. Le redressement a pu être effectué par une diode unique D 1 sans abaissement notable du rendement par le choix de la forme d'onde et de la phase de la tension au secondaire S du transformateur T. La tension continue, de l'ordre de 500 V, apparat aux bornes du condensateur d'emmagasinage C, qui est déchargé au moment voulu dans le primaire de la bobine normale d'allumage par le thyristor Ty de la figure 3. Le circuit de déclenchement dudit thyristor comprend une résistance R 5 (ordre de grandeur 100 S} ) assurant pendant la fermeture des contacts le passage dans le rupteur d'un courant suffisant pour vaporiser les éventuels dépôts d'huile, mais assez faible pour que l'usure desdits contacts puisse être considérée comme négligeable; le condensateur C 5 et la résistance R 4, qui constituent un réseau différentiateur permettant à la diode D 2 d'acheminer une impulsion positive vers la gâchette du thyristor Ty à chaque ouverture des contacts, impulsion déclenchant l'avalanche qui assurera la décharge du condensateur C dans le primaire de la bobine d'allumage, donc l'étincelle aux bornes de la bougie sélectionnée par le classique distributeur. La constante de temps de l'ensemble C 5 - R 4 est choisie de sorte qu'un éventuel rebond des contacts à la fermeture du rupteur ne déclenche pas une étincelle inutile. La résistance R 3, facultative, permet d'éviter des déclenchements intempestifs du thyristor Ty par des impulsions parasites. L'invention prévoit de la remplacer ou de la doubler par une thermistance Th déterminée de manière à compenser l'accroissement de sensibilité de déclenchement du thyristor Ty avec l'élévation de température. La thermistance Th et le thyristor Ty sont avantageusement couplés au point de vue thermique. La pratique a montré que la ré sistance R 3 peut alors etre généralement supprimée, ou avoir une valeur qu'il n'est plus nécessaire d'ajuster en fonction de la sensibilité individuelle du i;hyrlistor. Le condensateur C 4 contribue, si besoin est, à assurer la stabilité du montage. La diode D 3 n'est pas indispensable au fonctionnement du dispositif. Son adjonction conduit cependant à une variante préférée de l'invention. En. effet, dans le circuit oscillant constitué par le condensateur C et le primaire de la bobine d'allumage au moment où le thyristor est conducteur, -la première demi-oscillation résultant de la décharge du condensateur produit l'étincelle recherchée. L 'alternance suivante, de polarité opposée, est normalement bloquée par le thyristor Ty, qui, à l'état conducteur, est assimilable à une diode. La diode D 3 permet à cette seconde demi-oscillation de donner lieu à un courant qui, par l'intermédiaire de la bobine d'allumage, produit dans la bougie une seconde étincelle suivant immédiatement la première et d'intensité prcsque égale. De plus, la charge primitive du condensateur C se trouve partiellement res taurée, ce qui signifie que l'oscillateur aura à fournir moins d'énergie pour la rétablir à sa pleine valeur.On vérifie par la pratique que l'énergie disponible pour l'allumage est ainsi doublée à chaque rupture, alors que le courant moyen d'alimentation, au contraire, diminue, passant par exemple de 1, 8 à 1, 4 A, avec tous les avantages que cela présente, notamment au point de vue des calories à évacuer par le radiateur associé au transistor Q, point de vue particulièrement important quand l'appareil est installé sous un capot d'automobile, où la température peut atteindre et dépasser 80 C. La diode D 3 présente encore l'avantage de protéger le thyristor Ty en éliminant la surtension inverse créée en son absence par la seconde demi-oscillation citée précédemment. Enfin, la double étincelle aux bornes de la bougie (et du distrilzuteur-) contribue dans certains cas à une réduction de l'usure de ces pièces par compensation des entrainements de matière d'une électrode à l'autre sous l'effet de la polarité du courant d'allumage, puisque la seconde étincelle est de polarité opposée à la première. Le mécanisme de l'allumeur selon l'invention est avantageusement protégé par un boftier -métallique dont tout ou partie de l'enveloppe constitue ou prolonge le radiateur de refroidissement du transistor Q. Le raccordement électrique au moteur est prévu avantageusement par l'intermédiaire de connecteurs tels que K 1, K 2, K 3 et K 4 de la figure 4, dans laquelle A est l'allumeur selon l'invention, relié en service normal aux circuits électriques associés au moteur par les connecteurs K 1 et K 3, d'me part ; K 2 et K 4, d'autre part, respectivement enfichés entre eux. Les bornes 1, 2, 3 et 4 correspondent aux points indexés des mêmes repères des figures 2 et 3. Un retour au montage normal, pour comparaison par exemple, ou en cas de défaillance du circuit électronique, est effectué en séparant les quatre connecteurs et en enfichant le connecteur K 4 dans le connecteur K 3, ce qui rétablit les conditions d'allumage classiques. En pratique, les connecteurs K 1 à K 4 peuvent être des modèles économiques, par exemple du type dit "Faston ", avantageusement munis de détrompeurs interdisant les enfichages erronés. Le terme "rupteur " employé dans cette description et notamment à propos des figures 3 et 4 doit être compris dans son sens le plus large, à savoir l'ensemble classique à rupture mécanique par came, mais aussi tous les dispositifs magnétiques ou électromagnétiques, statiques ou électrostatiques, lumineux, inductifs, capacitifs, à réluctance variable ou autres qui pourraient lui être substitués, et dont l'adaptation à l'allumeur selon l'invention est considérée comme du domaine de l'homme de l'art et ne peut qu'en compléter les mérites sans aucunement les réduire. En conclusion, l'invention apporte, par rapport aux dispositifs analogues connus, l'avantage d'un rendement énergétique exceptionnel, bien qu'elle soit réalisée à partir d'un nombre remarquablement réduit de composants électroniques courants. Cette dernière caractéristique conduit à un prix de revient industriel très modéré, ce qui est extrêmement important lorsqu'il s'agit de l'équipement de série, dans le domaine de l'automobile, par exemple. L 'invention s'applique à tous les dispositifs concernant la production déclenchée d'une étincelle électrique, et'en particulier aux allumages de moteurs à. explosion fixes ou installés sur des véhicules terrestres, marins, sous-marins, aériens ou spaciaux. Elle entraihe les avantages suivants - Moindre consommation de carburant; - Amélioration du rendement de combustion;; - En conséquence de ces deux premiers points, réduction de la pollution atmosphérique et de l'encrassement des bougies, cylindres, pistons, soupapes et circuit d'échappement - Augmentation du régime maximal du moteur, donc de la puissance disponible - Meilleure accélération - Meilleure souplesse aux faibles régimes, d'où réduction du nombre des manoeuvres de changement de vitesse et réduction corrélative de l'usure des mécanismes correspondants et associés (embrayage y inclus ); - Augmentation du confort et réduction de la fatigue du conducteur, d'où diminution du risque d'accident; - Meilleure mise en marche, notamment par temps froid etgou humide - Réduction de l'énergie d'alimentation, notamment au démarrage ; pos sibilité de démarrage éventuel sur batterie de secours de puissance ré duite (piles) - Réduction importante du courant dans le rupteur, correspondant à une augmentation considérable de la durée de vie des contacts - Possibilité de fonctionnement avec une bobine d'allumage de caracté ristiques techniques, donc de prix de revient, réduits. Revendications 1. Dispositif pour l'allumage électrique des moteurs à explosion, du type dit à décharge de condensateur, caractérisé par le fait qu'un rendement énergétique élevé a pu être obtenu à partir d'un montage n'exigeant qu'un nombre réduit de composants courants, l'oscillateur ne comportant qu'un seul transistor, le redressement pouvant être effectué par une seule diode, et l'adjonction d'une diode supplémentaire entre anode et cathode du thyristor pouvant procurer des étincelles d'allumage doubles, la seconde étant de polarité opposée à celle de la première, sans augmentation corrélative du courant d'alimentation 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutune résistance et/ou une thermistance installées entre la gachette du thyristor et la masse prévu viennent des déclenchements intempestifs par d'éventuelles impulsions parasites 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par un raccordement au moyen de connecteurs câblés de telle sorte que les conditions classiques d'allumage puissent être rétablies rapidement et sans possibilité d'erreur de branchement