Brevet FR2206447A1 — publié le 19740607

L'invention concerne un procédé pour la limitation de la vitesse de rotation de moteurs à combustion interne ainsi qu t un dispositif de commande pour la mise en application de ce procédé. La limitation de la vitesse de rotation de moteurs à combustion interne, qui, en dépendance de leur charge, est d'une très grande importance pour la durée de vie du moteur, était essen tiellement réalisée jusqu'a maintenant par freinage du moteur, par voie d'action manuelle ou automatique avant l'atteinte de la vitesse de rotation maximale autorisée relevée sur un compte-tours relié au moteur. On connait déjà à cet effet, des dispositifs qui émettent, lorsque la vitesse de rotation maximale autorisée est atteinte, un signal optique ou acoustique, lors de ltémission duquel le moteur doit être freiné par la personne de service. Ce procédé connu, dans la mesure où sa mise en application n'est pas automatique, est fortement tributaire de l'attention de ltopérateur desservant le moteur. Si, par contre, lorsque la vitesse de rotation maximale est atteinte, des dispositifs automatiques de limitation de la vitesse de rotation sont mis en oeuvre, ces derniers sont de cons truction relativement complexe, étant donné qu'ils doivent d'abord déterminer la vitesse de rotation du moteur pour ensuite freiner le moteur au moyen de dispositifs de commande appropriés. La présente invention a également pour but de pallier les inconvénients des procédés connus, du fait qu'elle a pour base un tout autre principe pour la détermination de la vitesse de rotation. Il a, en effet, e été constaté que, lors de l'allumage des bougies d'allumage par la de charge commandée d'un condensateur charge', ce sont les grandeurs électriques dépendantes de la vitesse de rota tion qui provoquent le déclenchement de la de charge du condensateur par une soupape électrique, par exemple un thyristor. Lorsqu'une vitesse de rotation maximale admissible est atteinte, l'allumage peut, en effet, etre influencé en agissant de façon appropriée sur ces grandeurs électriques. Pour résoudre le problème posé, l'invention propose un procédé pour la limitation de la vitesse de rotation des moteurs à combustion interne, dans lequel l'allumage a lieu par la décharge commandée d'un condensateur chargé panne bobine de charge avec l'aide d'un redresseur de telle manière que les impulsions de déclenchement produites dans une bobine de déclenchement sont ame- nées à l'entrée d'un thyristor monté dans le circuit d'allumage formé par éclateur à étincelles des bougies d'allumage et le condensateur d'allumage, ces impulsions provoquant la conductibilité du thyristor et déchargeant le condensateur, procédé caracté- risé en ce que par l'enclenchement de moyens électriques appropriés dans le circuit électrique de déclenchement, par exemple par le choix judicieux d'une résistance branchée en parallèle avec la bobine de déclenchement, est produite une augmentation tellement forte de la tension dépendante de la vitesse de rotation des impulsions de déclenchement, que, à partir d'une vitesse de rotation désirée, l'augmentation de la tension d'une impulsion de déclenchement tombe, dans le temps, dans l'opération de charge du condensateur et ainsi, à partir de la vitesse de rotation maximale désirée, le thyristor reste connecté et la décharge normale n'a lieu, pour l'allumage, à travers l'édateur à étincelles des bougies d'allumage que pour une vitesse de rotation inférieure à la vitesse maximale désirée. Le procédé, objet de l'invention, assure l'avantage important que la vitesse de rotation peut être limitée, au maximum, sans utilisation de compte-tours, du fait qu'une grandeur électrique, qui lors du recours à l'allumage par condensateur, n'a jusqu'à présent pas encore été prise en considération, et qui est dépendante de la vitesse de rotation, peut etre mise en oeuvre, de manière simple, pour la limitation de l'allumage, et de ce fait pour la limitation de la vitesse de rotation. L'invention a également pour objet un dispositif de commande pour la mise en application du procédé susvisé. Le procédé, objet de l'invention, est décrit plus précisément ci-après, avec référence aux dessins annexé qui représentent un mode de réalisation préféré du dispositif permettant la mise en application de ce procédé. Dans ces deslns : la figure 1 est une représentajtion de principe d'un dispositif allumage pour des moteurs à combustion interne avec la disposition dans l'espace du système magnétique par rapport à la bobine de charge et à la bobine de déclenchement la figure 2 représente le schéma de principe d'un dispositif de commande conforme à l'invention la figure 3représente un détail d'une variante de réalisation du dispositif de commande selon la figure 2 la figures4 représente un autre détail d'une variante du dispositif de commande selon la figure 2 la figure 5 est une représentation graphique des tensions et courants individuels, lors du déroulement normal de l'allumage, et la figure 6 est une représentation graphique des tensions et courants individuels, lors de la limitation de la vitesse de rotation selon le procédé et le dispositif de commande conformes à l'invention. Comme le montre la figure 1, le dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne est constitué par une bobine de charge qui est disposée sur un noyau en fer 2. Les pièces polaires du noyau en fer 2 sont disposées, par rapport à un système magnétique 4, tournant dans le sens de la flèche 3, de telle manière qutune tension avec une irme d'impulsion déterminée est induite dans la bobinetors du passage des pales du système magnétique 4 devant les pieces polaires du noyau 2. Le système magnétique 4 est disposé dans le bord en saillie 5 d'un disque rotatif entraSné par le moteur. De ce fait, la vitesse de rotation du disque correspond à la vitesse de rotation du moteur. Dans une pièce centrale fixe 6 est disposée une bobine de déclenchement 7 munie d'un noyau en fer 8, qui, de maniere unipolaire, est dirigé radialement vers l'extérieur. La bobine dé déclenchement 7 est disposée par rapport à la bobine de charge 1 selon un anglet d'environ 1800. L'aimant permanent 4, qui passe d'abord devant la bobine de charge 1, produit à cet endroit une impulsion de charge. Lorsque, lors de la rotation, le système magnétique 4 arrive dans la position 4' représentée en pointillé, une impulsion de pointe est produite dans la bobine de déclenchement 7. Dans. le dispositif de commande suivantla figure 2, la bobine de charge 1 est reliée à un redresseur biplaque 9 dont la sortieest reliée d'un caté à la masse et de l'autre côté au condensateur de charge 10. Ce dernier est, en outre, relié à l'enroulement primaire 11 de 'la bobine d'allumage, dont l'enroulement secondaire 12 est en liaison avec la bougie d'allumage. Le point de raccordement du redresseur biplaque 9 avec le condensateur de charge 10 est relié à un thyristor 13, qui est connecte à la masse et de ce fait à l'autre extrémité de l'enroulement primaire ll. L'électrode de commande du thyristor est en liaison avec l'une des extrémités de la bobine de déclenchement 7.En parallèle à l'enroulement primaire l1 de la bobine d'allumage est connectée une diode 14. En parallèle à la bobine de déclenchement est connectée une résistance ohmique 15. Cette résistance peut être une résistance fixe, dont la valeur est déterminée d'avance, et qui est montée de manière fixe dans le dispositif. Mais, il est égalemat possible, comme le montre la figure 3, de prévoir dans e dispositif, à la place de la résistance fixe 15 une résistance réglable 15', qui peut être réglée en fonction des conditions d'utilisation du moteur ou de la vitesse de rotation maximale désirée du moteur. Le fonctionnement du dispositif de commande pour la limitation de la vitesse de rotation, conforme à l'invention, est le suivant Après la mise en marche et le début de la rotation de l'arbre moteur, le disque 5 est, comme le montre la figure 5, entraîné en rotation avec l'arbre moteur, auquel il est relié. De ce fait, le système magnétique 4 passe d'abord devant les pièces polaires du noyau 2 de ltenroulement de charge 1 provoquant une impulsion de tension. Cette impulsion de tension est redressée par le redresseur biplaque 9, c'est-à-dire ausibien la valeur positive que la valeur négative de l'impulsion sont utilisées pour la production de l'éner- gie d'accumulation.La tension redressée est amenée au condensataur de charge 10, qui se charge à la valeur adéquate. La diode 14 empe"- che que le courant de charge ferme le circuit par l'enroulement primaire 11 de B bobine d'allumage. Lorsque le condensatar 10 est chargé et que le système magnétique continue lors de la rotation à se déplacer, ce dernier arrive dans la zone de la bobine de commande, qui est disposée,par rapport à la bobine de charge 1, dans la partie centrale fixe 6, selon un angle déterminé, dans le cas présent un anglet d'environ 1800 Le système magnétique atteint ainsi la position 4' représentée en pointillé, et induit dans la bobine de déclenchement 7 une impulsion de tension, qui est amenée à l'électrode de commande du thyristor 13 et qui à présent amorce, par l'enroulement primaire 1l de la bobine d'allumage, la charge du condensateur 10. Cette fonction est expliquée au moyen des rapports de tension et de courant selon les figures 5 et 6. Comme le montre la figure 5, le profil d'impulsion a indique l'allure de la tension appliquée, ctest-à-dire de la tension appliquée au thyristor 13. Le profil d'impulsion b de la figure 5 indique l'allure de la tension de porte, qui est décalée dans le temps par rapport à la tension anodique. La courbe c indique l'allure du courant de charge du condensateur, et le profil d'impulsion d représente le courant de décharge. Ce courant de décharge est telle ment grand, lors de l'allumage normal, qu'il s'en suit un allumage correct par l'éclateur à étincelles de la bougie d'allumage. Avec une vitesse de rotation croissante, le temps de montée de l'impulsion de déclenchement de la bobine 7 devient plus raide et le thyristor est mis en circuit plus tôt, à savoir d'une durée correspondante à cette diminution de temps. La montée de la tension de déclenchement ou de porte est donc fortement tributaire de la vitesse de rotation, c'est-à-dire que plus la vitesse de rotation est élevée, plus est raide la montée de la tension de déclenchement. La tension de déclenchement peut alors être influencée, par la résistance ohmique 15 connectée en parallèle à la bobine de déclenchement 7, de façon telle qu'elle atteigne, tat ou tard, de la manière désirée, le point d'allumage du thyristor De ce fait, par un dimensionnement approprié de la résistance 15, la montée de tension de la tension de porte peut entre amenée à une pente telle ment raide que le maximum d'impulsion de cette tension de porte se déplace en direction-du courant de charge. La montée de tension tombe de ce fait, dans le temps, dans l'opération de charge, ce qui a pour effet que le thyristor 13 reste encore en circuit pendant l'opération de charge, et que le condensateur 10 n'est pas chargé. La tenion de charge déjà présente au condensateur est donc détruite avec sa première demi-onde pendant le parcours ouvert du thyristor, 13. Le condensateur ne présente donc pas de tension de charge ou pas de tension de charge suffisante pour provoquer l'opération d'allumagepar décharge de la bobine d'allumage à travers l'enroulement primaire. Seule la seconde demi-onde pour l'opération d'allumage est disponible au condensateur, lors de l'intervalle de temps suivant. Le condensateur 10 est donc chargé par une seule demi-onde. Cette énergie de charge ne suffit pas pour atteindre une tension d'allumage à l'enroulement secondaire 12 de la bobine d'allumage Comme le montre la figure 6, la montée de la tension de déclenchement est plus raide dans le cas du profil d'impulsion 6 et tombe dans le courant de charge c lors de la charge du condensateur. De ce fait, aussi bien la tension anodique, le profil d'impulsion a, que le courant de décharge, le profil d'impulsion b, sont réduits à tel point qu'un allumage de la bougie d'allumage ne peut avoir lieu. Il y a lieu de rappeler une nouvelle fois, que ces opérations se déroulent lorsque la tension de porte, lors de l'atteinte d'une vitesse de rotation maximale déterminée, est tellement raide qu'un décalage dans l'opération de charge du condensateur 10 se produit. La tension de porte peut alors, par changement de la résistance 15, être amenée à une pente raide désirée et être ainsi déplacée dans le temps, de sorte que par le choix de la résistance, il soit possi Se de déterminer la vitesse de rotation maximale désirée, qui ne doit pas être dépassée. En effet, lorsqu'est atteinte la vitesse de rotation maximale désirée, l'opération décrite ci-devant provoque une réduction de la vitesse de rotation, jusqu'à ce que la concordance dans le temps, entre l'opération de charge et le déclenchement, est à nouveau rétablie (fig. 5). Dans une forme de réalisation particulière du dispositif, objet de l'invention, la bobine de déclenchement a été fixée, par rapport à la bobine de charge 1 selon un anglets = 1730. La résistance ohmique a été augmentée à 60 ohms, la vitesse de rotation du moteur étant dans ce cas limitée à 8000 tours/minute. Le dispositif de commande, conforme à l'invention, est plus psrticulièrement applicable à de petits moteurs à allumage par magnéto qui sont plus spécialement employés dans les véhicules à deux roues, les tronçonneuEes pour arbres, etc... Il est évidement également applicable à de plus gros moteurs qui fonctionnent d'après le meme principe. Comme il ressort de la figure 4, une diode de Zener 16 peut accessoirement être connectée en parallèle à la résistance 15. La diode de Zener eert à la limitation absolue à une vitesse de rotation déterminéeb Etant donné, en effet, que lorsqu'est atteinte la valeur de tension de la diode de Zener 16, celle-ci devient conductrice, la tension est limitée à la valeur de la diode de Zener. Une limitation de rendement du moteur est ainsi également obtenue indirectement par la diode de Zener. -REVENDICATIONS 1. Procédé pour la limitation de la vitesse de rotation de moteurs à combustion interne, dans lequel l'allumage a lieu par la décharge commandée d'un condensateur chargé par une bobine de charge avec l'aide d'un redresseur de telle manière que les impulsions de déclenchement produites dans une bobine de déclenchement sont amenées à l'entrée d'un thyristor monté dans le circuit d'allumage formé par éclateur à étincelles des bougies d'allumage et le condensateur d'allumage, ces impulsions provoquant la conductibilité du thyristor et déchargeant le condensateur, procédé caractérisé en ce que par l'enclenchement de moyens électriques appropriés dans le circuit électrique de déclenchement, par exemple par le choix judicieux d'une résistance branchée en parallèle avec la bobine de déclenchement est produite une augmentation tellement forte de la tension dépendante de la vitesse de rotation des impulsions de déclenchement, que, à partir d'une vitesse de rotation désirée, l'augmentation de la tension d'une impulsion de déclenchement tombe, dans le temps, dans ltopération de charge du condensateur et ainsi, à partir de la vitesse de rotation maximale désirée, le thyristor reste connecté et la décharge normale n'a lieu, pour l'allumage, à travers l'éclateur à étincelles des bougies d'allumage que pour une vitesse de rotation inférieure à la vitesse maximale désirée. 2. Dispositif de commande pour la mise en ouvre du procédé selon la revendication 1, constitué par une bobine d'allumage dont l'enroulement secondaire est en liaison avec une bougie d'allumage, et dont ltenroulement primaire est relié à un condensateur de charge connecté à un redresseur de charge, et qui peut être chargé par une tension induite et redressée dans un enroulement de charge au moyen d'un système magnétique entratné en rotation par le moteur, et ce condensateur de charge pouvant être déchargé à travers l'enroulement primaire de la bobine d'allumage aù moyen d'un thyristor, lorsqu'une impulsion de tension, produite par une bobine de déclenchement disposée dans la zone du système magnétiquerotatif,parvient à l'électrode de commande du thyristor, dispositif caractérisé en ce qu'une résistance ohmique est connectée en parallèle à la bobine de déclenchement reliée directement à l'électrode de commande du thyristor, et dont la valeur optimale est choisie pour une vitesse de rotation maximale, en fonction de la montée de tension de l'impulsion de déclenchemnnt dépendante de la vitesse de rotation. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance est une résistance réglable. 4.Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendica- tions 2 et 3, caractérisé en ce qu'une diode de Zener est connectée en parallèle à la résistance, diode limitant exactement, à une vitesse de rotation déterminée, la chute de tension à la résistance.