Brevet FR2296772A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne un dispositif d'allumage perfectionné pour un moteur à combustion interne, dispositif dans lequel, d'une part, la sortie d'un convertisseur courant continu-courant continu, que l'on appellera plus simpement par la suite "convertisseur CC-CC",relié à unke batterie, char g. un condensateur relié en série avec l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage et, d'autre part, l'énergie électrique emmagasinée dans le condensateur est déchargée & travers l'en- roulement primaire en synchronisme exact avec l'allumsge du moteur à combustion interne. Le dispositif d'allumage du type dit à décharge de condensateur est celui dans lequel la tension d'une batterie charge, après avoir été élevée par un transformateur, un con- densateur relié en série avec l'enroulement primaire d'uns bobine d'allumage, et l'énergie électrique emmagasinée dans le condensateur est déchargée à travers l'enroulement primaire en synchronisme avec l'allumage du moteur & combustion interne pour allumer un né lange gazeux. Le dispositif d'allumage c las- sique du type à décharge de condensateur est concu, par exemple, comme représenté sur la figure 1.Un convertisseur CC-CC destiné & élever la tension d'une batteris 1 Jusqu' & une tension continue élevée comprend t un circuit comprenant des ré- sistances 3 et 4 et relié en série avec la batterie 1 par l'intermédiaire d'un interrupteur d'allumage 2; une paire de transistors oscillateurs 5 et 6; un transformateur 7 éléva- teur de tension d'oscillation; un enroulement primaire 8, un enroulaient de rétroaction 9 et un enroulement secondaire 10 constituant ledit transformateur 7; et un circuit redresseur constitué par des diodes 11, 12, 13 et 14. La sortie positive du circuit redresseur est appliquée à une des extrémités d'une résistance 15 & l'anode d'un redresseur commandé 16 et à une des extrémités d'un condensateur 18. Le condensateur 18 est relié en série avec l'enroulaient primaire 20 d'une bobine d'allumage 19, dont l'enroulement secondaire 21 est relié à une bougie d'allumage 22. Le redresseur commandé 16 est branché en parallèle sur l'enroulement primaire 20. La sortie positive de la batterie 1 est fournie à un rupteur 25 actionné par une came 24 par l'intermédiaire de l'interrupteur d'allumage 2 et de 18 résistance 23. Un signal d'onde rectangulaire résultamt de l'actionnement intermittent du rupteur 25 est différentié par un circuit de différentiation formé d'un condensateur 26 st d'une résistance 27. Les impulsions positives différentiées sont seules appliquées à la gâchette 17 du redresseur commandé 16 par l'intermédiaire d'une diode 28. Quand l'interrupteur d'allumage 2 est fermé, le transistor 5, par exemple, est rendu conducteur et le transistor 6 est maintenu à l'état non conducteur. Lorsque le courant circulant à travers le transistor 5 atteint sa valeur de saturation à un niveau prescrit, la tension induite dans l'enroulement de rétroaction 9 est nulle, ce gui rend non conducteur -le transistor 5 et provoque la conduction du transistor 6. Lorsque -le transis- tor 6 est saturé, le transistor 5 est par contre rendu conduc- teur0 De ce fait, le circuit oscillateur mentionné ci-dessus commence à osciller & une fréquence de 8EHz à 15 KRz par exemple.La tension alternative appliquée & à 1' l'enroulement primaire 8 est transformée en une tension alternative d'environ 250 à 300 volts dans l'enroulement secondaire 10 du tran@formateur 7. Oette dernière tension alternative est redressée par le circuit redresseur constitué par les diodes 11 à 14, et la ten sion continue résultante est emmagasinée dans le condensateur 18. Par ailleurs, la gâchette 17 du redresseur commandé 16 re çoit les impulsions positives engendrées lorsque le rupteur 25 est en position ouverte au démarrage du moteur à combustion interne. Il s'ensuit que le redresseur commandé 16 est rendu conducteur, ce gui a pour effet que l'énergie électrique emma- gasinée dans le condensateur 18 se décharge rapidement à travers l'enroulement primaire 20 de la bobine d'allumage 19.Du fait que le nombre de spires de l'enroulement primaire 20 et que le nombre de spires de l'enroulement secondaire 21 de la bobine d'allumage 19 présentent généralement un rapport de 1:100 à 1:150 une tension aussi élevée que 25 000 volts à 45 000 volts apparaî au droit de l'entrefer de la bougie 22, ce gui donne lieu à des décharges avec étincelles dans cet entrefer et, par conséquent, à l'allumage du mélange gazeux. Dans le dispositif d'allumage classique conçu comme décrit ci-dessus, le condensateur de décharge 18 est totalement char gé au moyen du courant de sortie redressé du convertisseur CC-CC, lorsque le moteur à combustion interne est entraîné à une vitesse relativement faible, cela en raison du fait qu'un cycle de charge et de décharge oorrespond à une période longue. Toutefois, lorsque ledit moteur est entraîné à une vitesse croissante, l'un des cycles de charge et de décharge est alors effectué en un temps plus court, d'où il résulte une charge incomplète du condensateur 18. son particulier, le redresseur commandé 16 reçoit de façon fâcheuse les impulsions de déclen chement pendant que le condensateur 18 n'est pas entièrement chargé ce qui se traduit par la décharge d'une énergie élec- trique faible.De ce fait, la décharge d'une quantité extreA mement faible d'énergie électrique ne permet pas à la bobine d'allumage 19 de recevoir tout le courant nécessaire, d'où il résulte que la bougie 22 ne dispose que d'une énergie faible pour faire jaillir l'étincelle et, par conséquent, il s'ensuit un ellumage insuffisant du mélange gazeux. Pour éviter les difficultés mentionnées ci-dessus, il est nécessaire que la charge du condensateur 18 ait lieu rapidement pendant la rotation à vitesse élevée du moteur à combustion interne et, & cette fin, que la tension de sortie du convertisseur CO-Ga soit élevée. Toutefois, lorsqu'une tension de sortie élevée est engendrée par le convertisseur CC-CC, une haute tension est alors appliquée entre 1 'anode et la cathode du redresseur commandé 16.Par conséquent, bien que l'on puisse s'attendre i oe qu'il devienne conducteur, le redresseur com- mandé 16 est déclenché dans des conditions très instables lorsqu'il reçoit une tension se rapprochant d'un niveau de conti nudité. Par exemple, la décharge commence souvent même lorsque les impulsions de déclenchement ne sont pas fournies. Du fait que la tension de sortie de la dynamo varie avec le nombre de tours du moteur à combustion interne, la variation résultante de la tension aux bornes de la batterie 1 chargée par le courant de sortie de ladite dynamo perturbe la sortie du convertisseur CC-CG. Le ce fait, toute variation légère de tension rend conducteur intempestivement le redresseur commandé 16. Le phénomb- ne fâcheux mentionné ci-dessus a lieu indépendamment de l'ap- plication des impulsions de déclenchement fournies au redresseur corniandé 16, ce gui entraîne la rotation irrégulière du moteur à combustion interne. A cette fin, on peut envisager d'utiliser un redresseur commandé capable d'augmenter la hautetension de suppression de crêtes en sens direct. Toutefois, ce type de redresseur commandé n'est pas préférable en ce qui concerne le prix, la fabrication et la qualité, car il est cof- teus et encombrant, doit être alimenté avec une tension d'entrée élevée pour que l'on puisse commander sa gâchette et présente une réponse lente à la commande. C'est pourquoi la présente, invention a pour objet de créer, pour un moteur à combustion interne, un dispositif d'allumage compact, très fiable et peu coûteux. Selon un aspect de la présente invention, la demanderesse a créé, pour un moteur à combustion interne, un dispositif d'allumage du type à décharge de condensateur capable de fournir une énergie puissante pour la création d'une étincelle d'allumage, que le moteur tourne à faible ou à grande vitesse, et qui comprend, d'une part, un générateur de tension de polarisation destiné à appliquer une tension de polarisation de polarité opposée entre la gâohette et la cathode d'un redresseur commandé afin de commander la décharge d'énergie électrique emmagasinée dans un condensateur de décharge, en augmentant ainsi la tension de suppression de crête en sens direct du redresseur commandé et en augmentant les propriétés électriques de ce redresseur commandé, par exemple ses caractéristiques relatives 9 l'allure ou vitesse dv/dt à laquelle la tension critique de cou- pure est portée à une valeur supérieure, c 'est-à-dire élevée de niveau, et, d'autre part, un circuit de charge supplémentaire pour faire fonctionner un circuit couplant un convertisseur CC-CC à un condensateur de décharge on synchronisme avec l'allumage du moteur à combustion interne,ce qui fecilite l'opéra- tion conduction-non-conduction (ouvel t-fermé) du redresseur commandé par commande de la sortie du convertisse@r CC-CCX réduit la charge du convertisseur CC-OC et la batterie et raccourcit la période de charge du condensateur de décharge grâce à l'application audit condensateur de la sortie du convertisseur OC-CC en même temps que de la force électromotrice induite dans l'enroulement secondaire du transformateur pour compléter la charge déficiente lorsque le moteur à combustion interne tourne à vitesse élevée. On va maintenant décrire de façon plus complète la présente invention en se référant au dessin annexé sur lequel t - la figure 1 est un agencement de circuit d'un dispositif d'allumage classique du type à décharge de condensateur et des tiné à un moteur à combustion interne - la figure 2 est un agencement de circuit d'un dispositif d'allumage du type à décharge de condensateur selon un iode de réalisation de la présente invention et destiné à un moteur à combustion interne - la figure 3 est un agencement de circuit du dispositif d'allumage du type à décharge de condensateur de l'invention dans une version modifiée de la figure 23 et - la figure 4 est un agencement de circuit d'un dispositif d'allumage du type à décharge de condensateur selon un autre iode de réalisation de l'invention. Les parties des figures 2 à 4 identiques à celles de la figure 1 portent les mêmes références et leur descripon a été omise. En se référant à la figure 2, on voit qu'un transformateur 7 élévateur de tension d'oscillation comporte un enroulement 45 générateur de tension de polarisation. Cet enroulement 45, constitue en association avec un condensateur 42, une résistance 43 et une diode 44 qui sont tous branohés entre les deux bornes dudit enroulement 45, un génerateur de tension continue de pelarisation.Le borne de sortie positive dadit gé- nérateur de tension de polarisation est reliée à la cathode du redresseur commandé 16 et la borne de sortie négative dudit gé- nérsteur est reliée à la gâchette 17 de ce redresseur commandé 16 par l'intermédiaire d'une résistance 46. De ce fait, le re dresseur commandé 16 reçoit une tension de polarisation inverse entre sa gâchette et sa cathode.Cette tension continue de po larisation augmente la tension de suppression de crête en sens direct du redresseur de commande 16 et resule la limite de l'al- lure critique dv, db d'élévation de tension, se qui permet au convertisseur CC-CC d'engendrer une tension redressée plus éle- vée et au mélange de tensions mentionné dernièrement d'avoir lieu effectivement.L'application de la tension de polarisation de polarité inverse mentionnée ci-dessus entre la gâchette et la cathode du redresseur commandé 16 a pour effet de supprimer le déclenchement momentané intempestif du rt dresseur commandé 16 entraîné par une variation de la tension @ppliquée à l'anode de ce redresseur pendant que le moteur tourne et également de raccourcir le temps nécessaire pour commander un courant de saintien minimum lorsque le redresseur commandé 16 a été amené de l'état conducteur 9 l'état non conducteur. En se reportant de nouveau à la figure 2, on soit que la borne de sortie positive du circuit redresseur colportant les diodes Il à 14 est reliée à une des extrémités d'un enroule- ment primaire 32 d'un transffornateur 31. L'autre borne dudit enroulenent primaire 32 est reliée à une des extrémités d'un enroulement secondaire 33,à une des extrémités d'une résistance 34 et à l'anode d'une diode 37. Les autres extrémités de l'enroulement secondaire 37 et de la résistance 34 sont reliées conjointement à l'anode d'une diode 36. lies cathodes des diodes 36 et 37 sont reliées conjointement & une des extrémités du condensateur de décharge 18. Un condensateur 35 est branché entre les bornes de sortie positive et négative du circuit redresseur précité à diodes. Une diode 38 est branchée entre la borne de sortie négative dudit circuit redresseur et l'anode de la diode 36 en opposition de polarité par rapport à celle de la source de courant continu. Un condensateur 39 est branché en parallèle sur la résistance 15 et un circuit, consistant en une résistance 40 et un condensateur 41 montés en série, est branché en parallèle sur le redresseur commancé 16. Lorsque les impulsions de déclenchement sont appliquées à la gâchette 17 du redresseur commandé 16 pendant le fonctionnement, l'énergie électrique emmagasinée dans le condensateur de décharge 18 se décharge à travers le redresseur commandé 16 et le courant de sortie du convertisseur CC-CC circule à travers l'enroulement primaire 32 et la diode 37. Toutefois, dans ce cas, l'inductance de l'enroulement primaire 32 s'oppo- se à la circulation du courant en provenance du convertisseur CC-CC, ce qui empêche ce convertisseur d'être surchargé. Lorsque l'impédance de l'enroulement priMaire 32 est telle, au moment de la décherge, qu'elle réduit le courant traversant le redresseur commandé 16 à un niveau inférieur à son courant de maintien minimum, le redresseur commandé 16 peut alors passer facilement de son état conducteur à son état non conducteur ou vice-versa. Après que le redresseur commandé 16 a été rendu non conducteur, le courant qui est retardé momentanément par la self induction de l'enroulement primaire 32,est emmagasiné dans le condensateur de décharge 18 par l'intermédiaire de la borne de courant de sortie redressé du convertisseur CC-CC. I1 s'ensuit que la charge et la décharge du condensateur 18 ont lieu de façon bien distincte. Le cycle "conducteur - non conducteur " du redresseur com, mandé 16, cycle qui est effectué en synchronisme avec l'allumage du moteur à combustion interne, a lieu d'autant plus souvent que le moteur tourne à une vitesse plus élevée. Le quantité de courant circulant à travers l'enroulement primaire 32 du tran3- formateur 31 varie avec les états conducteur et non conducteur du redresseur conandé 16. avec un moteur à combustion interne du type 9 quatre cylindres et & quatre temps, par exemple, un courant de pulsation de 33 Ha traverse l'enroulement primaire 32 lorsque Iedit moteur tourne à 1 000 tr/mn Et un courant de pulsstion de 333 Hz circule à travers ledit emroulement lorsque le moteur tourne & 10 000 tr/mn. L'enroulement secondaire 33 du transformateur 31 reçoit une tension correspondant à la frOguen- ce du courant de pulsation circulant à travers le primaire 32. Lorsque la tension engendrée dans su secondaire 33 a la même polarité ço la tension de sortie du convertisseur OC-OC au moment où le redresseur commandé 16 cesse d'être conducteur, la tension consistant en le somme de la tension du secondaire 33 et de la tension de sortie du convertisseur CC-CC est alors aypiquée au condensateur de décharge 18 à travers la diode 36. De ce fait, plus la vitesse de rotation du moteur à combus- tion internè est élevée, plus grande est la quantité d'énergie électrique emmagasinée dans le condensateur de décharge 18, et, en conséquence, plus court est le temps de charge. O'est pourquoi la bougie 22 engendre toujours des impulsions puissantes quel que soit le nombre de tours du moteur à combustion interne. Du fait que le condensateur de décharge 18 reçoit une tension de charge plus élevée que la tension de sortie du convertisseur CC-CC, les diodes 36 et 37 du circuit de couplage du type à transformateur servent conjointement à empêcher un reflux du courant depuis le condensateur de décharge 18 vers le convertisseur CC-CC ainsi que l'apparition d'une force électro- motrice de polarité opposée dans les enroulements primaire et secondaire 32 et 33 et, en outre, suppriment le court-circuita- ge de l'enroulement secondaire 33. Le résistance 34 est destinée au réglage de la tension induite dans l'enroulement secondaire 33. Le réglage de ladite tension induite ajuste la tension mélangée précitée à un niveau optimum.La diode 38 est utilisée pour détourner la force contre-électromotrice induite dans l'enroulement secondaire 33 et le condensateur 39 pour détourner le courant haute-fréquenoe. La résistance 15 est destinée à supprimer la fuite de courant à partir du condensateur de décharge 18. La résistance 40 et le condensateur 41 aonstituent ensemble le circuit de protection au redresseur commandé 16. Le condensateur 35 est utilisé pour filtrer et emmagasiner le cou- rant de sortie redressé du convertisseur CC-CC. L'agencement de circuit,de la figure 3 d'un dispositif d'allumage selon la présente invention est la version modifiée de celui de la figure 2. Selon l'agencement de circuit de la figure 3, le redresseur commandé 16 du circuit de décharge est relié au coté masse de l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 19. Le condensateur de décharge 18 est relié à la borne de sortie du circuit de couplage du type à transformateur, notamment entre la jonction commune des cathodes des diodes 36 et 37 et la masse. Lorsque la gâchette 17 du redresseur -comman- dé 16 reçoit des impulsions de déclenchement, l'énergieéleotri- que emmagasinée dans le condensateur de décharge 18 passe de l'enroulement primaire 20 de la bobine d'allumage 19 au redresseur commandé 16.Les autres opérations de l'ageneement de circuit de la figure 3 sont les mêmes que pour l'agencement de la figure 2. La figure 4 montre un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel le circuit de couplage du type à transformateur est relié au c8té négatif (masse) de la sortie de courant redressé du convertisseur CC-CC. En particulier, les cathodes des diodes 36 et 37 du circuit de couplage du type à transformateur sont reliées à la borne de sortie négative du circuit redresseur comprenant lesdiodes Il à 14 et une des extrémités de l'enroulement primaire 32 du transformateur 31 est mise à la masse. Dans ce cas, le circuit de couplage du type à transformateur est relié à la borne négative (masse) du circuit de redres sement, ce qui offre 11 avantage de permettre aux éléments cons titutifs de présenter des caractéristiques moins sévères de résistance à la tension. L'agencement de circuit de la figure 4 fonctionne fondamentalement de la même manière que celui de la figure 2 et la description de ce fonctionnement a donc été omise. Dans tous les modes de réalisation des figures 1 à 4, le redresseur commandé 16 est alimenté avec une tension de pclarisation inverse à partir de l'enroulement secondaire 45 du transfformateur 7 d'élévation de tension d'oscillation. Par oonséquent, le niveau de ladite tension de polarisation varie avec la tension de sortie en provenance de l'alternateur laquelle varie également en fonction du nombre de tours du moteur à com- bustion interne.En particulier, le redresseur commandé 16 re çoit une tension de polarisation inverse supérieure à celle prescrite lorsque le moteur tourne plus rapidement, ce qui auglente la tension de suppression de orête en sens diront du redresseur commandé 16. @orsque le moteur précité tourne à une vitesse plus lente, le redresseur commandé 16 reçoit alors une tension de polarisation inverse plus faible que celle prescri- te, ce qui permet au redresseur commandé 16 de passer plus facilement de son état conducteur à son état non conducteur et vioe-versa. En d'autres termes,le redresseur reçoit une tension de polarisation inverse optimale en correspondance avec le nom- bre de tours du moteur à combustion interne. Il est bien entendu que la description gui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variante a ou des modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présent nvention tel qu'il est défini dans les revendications ci-annexées. R E V E N D I C A T I O N S =========================== 1.- Dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne caractérisé par le fait qu'il comprend un convertisseur CC-CC (courant continu - courant continu) comprenant un transformateur élévateur de tension d'oscillation pour augmenter la tension de la batterie; un condensateur de décharge chargé avec le courant de sortie du convertisseur CC-CC; un circuit de cou- plage du type à transformateur pour coupler le convertisseur CC-CC au condensateur de décharge; un redresseur du type commandé pour décharger à travers l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage l'énergie électrique emmagasinée dans le con densateur de décharge; un circuit d'allumage pour commander le redresseur selon le fonctionnement d'un rupteur; et des Moyens de polarisation pour appliquer une tension de polarisation inversée entre la gSchette et la cathode du redresseur commandé. 2.- Dispositif d'allumage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le convertisseur CC-CC comprend un transformatour élévateu@ @@ tension d'oscillation comportant un enroulement primaire , enroulement de rétrosotion et un enroulement secendaire; des premier et second transistors reliés en série aux deux extrémités de l'enroulement primaire en opposition de polarité,les buses desdits premier et second transistors étant reliées aux extrémités correspondantes dudit enroulement de rétroaction; au moins une résistance branchée entre la jonction commune des premier et second transistors et la borne de sortie positive de la batterie; et un circuit de redressement à pont de diodes relié entre les deux bornes de l'enroulement secondaire. 3.- Dispositif d'allunage suiv@@t la revendication 1, ca ractérisé par le fait que le circuit de couplage de type à trans- formateur comprend un transformateur comportant un enroulement primaire dont une des extrémités est reliée à la borne de sortie positive du convertisseur CC-CC et un enroulement secondaire dont une des e@ trémités est reliée à l'autre extrémité dudit enroulement primaire; une première diode branchée entre l'autre extrémité de l'enroulement primaire et le condensateur de d6- charge; et une seconde diode branchée entre l'autre extrémité de l'enroulement secondaire et le condensateur de décharge. 4.- Dispositif d'allumage suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait que le circuit d'allumage comprend un circuit de différentiation pour différentier un signal d'@n- de rectangulaire résultant du fonctionnement intermittent du rupteur; un circuit d'écrêtage ou filtrage à diodes pour n'extraire que les impulsions positives du signal de sortie dudit circuit de différentiatio@, et des moyens pour appliquer à la gâchette du redresseur comamdé les impulsions de sortie positives du Circuit d'écrêtage ou filtrage à diodes. 5.- Dispositif d'allumage suivant la revendication 1, Ca- ractérisé par le fait que les moyens pour appliquer une tension de polarisation inversée comprenne; un enroulement de polari- sation présent sur le côté second. 'e du transformateur dlOva- teur de tension d'oscillation3 un circuit redresseur pour redresser la tension induite entre les deux bornes de l'enroule- ment de polarisation; et des moyens de liaison pour appliquer la sortie positive du circuit redresseur à la cathode du re dresseur commandé et la sortie négative du circuit redresseur à la gâchette du redresseur commandé précité. 6.- Dispositif d'allumage suivant la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le circuit de couplage du type à transformateur comprend des première et seconde diodes dont les cathodes sont reliées à la borne de sortie négative du convertisseur CC-CC; et un transformateur comportant un enrou lestent primaire relié entre l'anode de la primaire diode et la cathode du redresseur commandé et un enroulement secondaire relié entre lesdites première et seconde diodes.