Brevet FR2305607A1 — publié le 19761022

La présente invention se rapporte à un allumeur électronique générateur d'impulsions électriques qui se place sur la platine du rupteur de l'allumeur d'un moteur à explosion pour remplacer les contacts mécaniques traditionnels du rupteur, et analogue à un alternateur à basse tension miniature dont la sortie à fréquence et amplitude fonction de la vitesse de rotation de la came de rupteur, possède une impédance adaptée à un module de puissance transistorisé qui envoie le signal de déclenchement à basse tension depuis l'allumeur dans une bobine d'allumage avec sortie de haute tension, par l'intermédiaire d'un circuit comportant une capacité déchargée en relation avec la position angulaire du vilebrequin, pour fournir les étincelles d'allumage du mélange d'air et carburant dans le cylindre sur chaque fil de bougie, et fonctionnant en allumeur électronique sans rupteur pour l'allumage des moteurs à explosion. Le dispositif selon l'invention engendre des étincelles de haute puissance pour brtler le mélange d'air et de carburant d'une façon analogue à celles engendrées par un allumeur classique d'allumage de haute qualité avec la différence que ces étincelles sont engendrées électroniquement au lieu d'entre engendrées par un système d'allumage inductif à bobine et contact de rupteur couplés, le rupteur étant ouvert et fermé chaque fois par la came du rupteur. On évite ainsi les problèmes bien connus, comme : usure des contacts de rupteur, usure du suiveur de came en fibre, baisses de rendement dues à la perte du réglage d'écartement, usure de la surface de contact due au courant élevé qui passe entre les contacts du rupteur, limitation de la vitesse efficace, etc.. Le dispositif selon l'invention est destiné à remplacer un interrupteur mécanique du système classique. I1 a été éprouvé pendant une période de temps suffisante et prolongée comme un système simple et sûr, par un système sans contact de dimensions réduites, avec des caractéristiques de fonctionnement meilleures et plus efficaces, d'efficacité prouvée du fait de sa simplicité. I1 est bien connu qu'un transducteur électromagnétique introduit généralement un déphasage dans un circuit électronique équilibré, du fait de l'inductance de ses bobinages en fonction de la fréquence. Dans un transducteur dtinductance variable connu, le champ électromagnétique créé par le courant continu circulant à travers la bobine primaire est couplé à la bobine secondaire par un noyau magnétiquement perméable avec une partie mobile d'excita tion, qui généralement se déplace par rapport à la bobine d'enroulement fixe. La rotation de la came du rupteur fait actionner cette partie mobile, développant dans l'enroulement secondaire une tension de déclenchement de très basse amplitude par variation de couplage inductif. Ce type de transducteur, par le principe de réluctance variable, introduit un retard dans l'impulsion de haute tension transmise aux bougies d'allumage par rapport à la position précise du piston dans le cylindre, retard croissant avec la vitesse de rotation du moteur. En raison de ce phénomène, ce type de transducteur n'a pas eu de succès comme générateur d'impulsions électriques pratique pour être utilisé dans les systèmes d'allumage électronique alors qu'il aurait pu sans cela disputer sur le marché la place des systèmes à base de magnétos à aimants permanents, de cellules photoélectriques d'oscillateurs et autres de par sa robustesse de structure, sécurité de fonctionnement, coft réduit de production. Un autre inconvénient important du système inductif réside dans la réduction de la tension d'étincelle quand la vitesse du moteur dépasse 5500 tours par minute, cette tension pouvant devenir inférieure à 10 kV, alors qu'elle devrait atteindre au moins le double de cette valeur. La basse tension d'allumage produit une combustion incomplète avec comme résultat un bas rendement du moteur et un gaspillage de l'essence, les automobiles modernes possédant un taux de compression plus élevé étant plus rapides et puissants et utilisant des carburants contenant beaucoup dradditifs, tendent à surcharger encore plus le système d'allumage ; et à moins que ceci ne soit amélioré il y aura une réduction importante de la fiabilité et du rendement du moteur. Ces raisons ont amené à développer le présent système d'allumage électronique sans contacts de rupteur pour libérer l'allumage classique des inconvénients des contacts, tout en ouvrant des perspectives nouvelles en matière de pollution de l'air grâce à une réduction des imbrblés et du dégagement de monoxyde de carbone à des limites tellement basses qu'on peut se dispenser de dispositifs spéciaux d'anti-pollution grâce à des étincelles d'allumage suffissamment puissantes pour assurer une combustion pratiquement complète du mélange. L'invention ressortira de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, où la figure 1 représente une vue en plan du dispositif électromagnétique, placé dans l'intérieur du boîtier de distributeur d'allumage du moteur à essence la figure 2 est un schéma du circuit électronique ajouté au dispositif électromagnétique de la figure antérieure la figure 3 montre deux tronçons du noyau laminé en disposition alternée avec joints courbes la figure 4 est une vue similaire d'une variante avec joints droits ; la figure 5 montre une vue du noyau équipé de ses enroulements; la figure 6 montre une coupe transversale selon le plan A-A de la figure précédente ; la figure 7 montre à plus grande échelle une vue partielle en coupe longitudinale du noyau composé de lames I et 2 imbriquées. Des numéros et des lettres de référence communes désignent des parties identiques sur les diverses figures. En considérant en premier lieu le dispositif électromagnétique, il faut mentionner que, en ce qui concerne l'aspect de sa construction, il y a un noyau magnétique a), formé par les plaques ou lames en tronçons 1 et 2 (figures 3 et 4) qui sont empilées en disposition alternée des joints. Le noyau magnétique a une forme géométrique irrégulière mais symétrique avec des contours continus, d'apparence similaire à la forme d'un fer à cheval avec une ouverture 3, délimitée par les deux faces opposées 4, qui forment pièces polaires pour le flux magnétique créé par le courant qui traverse la bobine primaire 6. Le restant du corps du noyau,lequel est d'une structure continue et homogène, ferme le circuit magnétique avec la plus faible dispersion possible. L'ouverture 3 peut avoir une forme rectangulaire ou une entrée en angle obtus, ce qui permet de placer facilement la came du rupteur entre les pièces polaires 4 pour former conjointement avec le noyau magnétique un circuit à réluctance variable quand la came tourne. La bobine b) se compose de l'enroulement primaire d'excitation 6 qui crée le flux magnétique, et de l'enroulement secondaire de signal 8 qui fournit les impulsions électriques, et les deux se trouvent bobinés longitudinalement l'un sur l'autre, autour de la partie centrale du noyau 7, opposée aux pièces polaires, la section du noyau et le nombre de spires des conducteurs métalliques primaires sont fonction de la tension d'entrée du courant continu. Le but principal poursuivi en divisant les lames du noyau en deux tronçons de forme irrégulière mais complémentaires s'accolant exactement, que les joints soient droits comme sur la figure 4, ou courbes comme sur la figure 3, est de confiner le flux magnétique et par conséquent de réduire la réluctance et de maintenir bas le courant magnétisant. On facilite également le montage de la bobine (b) sur la partie centrale 7 du noyau (a), ainsi que les opérations de fabrication. Le dispositif est compact et peut être facilement mis en place dans le bottier de distribution. La forme représentée du noyau magnétique est déterminée par des raisons de rendement et de conception. La forme irrégulière allongée des branches courbes du noyau augmente le signal de sortie dans une grande gamme, augmente la sensibilité du transducteur aux faibles vitesses de régime de rotation, notamment au démarrage du moteur. Par ailleurs se grande section régularise le flux magnétique, bien que les lames soient perforées en vue de leur assemblage par rivetage. Gr ce à la division du noyau en deux tronçons séparés, on permet le placement de la carcasse isolante 9 sur laquelle sont enroulées deux bobines de cuivre ; l'enroulement primaire 6 et l'enroulement secondaire 8, occupent la totalité du corps central du noyau 7, avec les dimensions optimales pour son placement sur le support du rupteur de distributeur tout en laissant le libre passage de la came de rupteur 5, quand elle tourne. La carcasse isolante 9, représentée figure 5, est faite d'un matériau plastique résistant à hautes températures autour duquel on a bobiné l'enroulement primaire 6 et l'enroulement secondaire 8, isolés l'un de l'autre, avec une extrémité de sortie de chaque enroulement connectée à la masse ensemble, tandis que les autres extrémités des sortie libres sue trouvent connectées respectivement à des bornes 6' et 8' ménagées sur le bottier de distributeur c) comme le montre la figure 1. Ainsi qu'il a été précédemment mentionné, l'allumeur selon l'invention comprend, en combinaison avec le dispositif électromagnétique précédent un circuit électronique, constitué essentiellement par deux transistors couplés pour former un interrupteur électronique qui centrale et compense le déphasage inductif pro voqué par le dispositif électromagnétique, et fonctionnant en générateur d'impulsion, commande la décharge d'un condensateur capable d'attaquer le primaire de la bobine d'allumage. Une fois installé le dispositif électromagnétique sur le support du rupteur de distributeur, comme il apparat dans la figure 1, la came de rupteur 5 commence à tourner entratnée par l'axe de transmission du moteur, au démarrage de celui-ci. En méme temps la borne de connexion 6', reliée à l'enroulement primaire 6, est connectée électriquement à travers l'interrupteur de contact d'allumage (non représenté). A ce méme moment, l'enroulement primaire 6 est excité par le courant provenant de la batterie 12, à travers la diode redresseuse 13, et filtrée par le condensateur 14, de même les autres composants électroniques sont mis sous tension à travers la ligne positive 15 et de la ligne négative 16, respectivement. Le champ magnétique créé par le courant qui traverse l'enroulement primaire, et modulé dans le circuit magnétique par le passage d'une paire de bossages de la came de rupteur dans l'axe des pièces polaires 4 traverse l'enroulement secondaire ; le passage engendre une variation du flux magnétique confiné, et induit dans le bobinage secondaire une tension alternative de très faible amplitude synchronisée par rapport à la position angulaire du vilebrequin et à une position précise du piston dans le cylindre. Ce signal de déclenchement qui apparaît à la borne de connexion 8' (figure 1) est appliqué directement entre la base du transistor 17 et la ligne 16, servant comme ligne de retour de signal et de masse. Le transistor 17 est polarisé par une résistance de base 18 et une résistance d'émetteur 19, tandis que la tension de collecteur est appliquée à travers la résistance 20, amplifiant les impulsions provenant du secondaire 8, et les transformant en impulsions de déclenchement positives et négatives. Les impulsions négatives de déclenchement sont dérivées à la borne de sortie 22 à travers le condensateur 21 pour Btre appliquées à un circuit de décharge de condensateur, circuit qui n'est pas représenté au dessin. La partie positive des impulsions au collecteur du transistor 17 est dirigée à travers la résistance 23 et agit sur la base du transistor 24 dont le collecteur est polarisé en parallèle avec la base du transistor 17 à travers la résistance 18, et l'émetteur à travers la résistance 25. Le transistor 24 amplifie ces impulsions qui sont appliquées à l'enroulement 8 et modifient son inductance par rapport à l'inductance naturelle des primaire et secondaire couplés, à la fréquence correspondant à la vitesse de rotation du moteur à cet instant. A faible vitesse la tension correspondant aux impulsions négatives est basse. I1 n'en est pas de mOrne de celle qui correspond aux impulsions positives qui, à travers la résistance 23, saturent le transistor 24 à une fréquence synchrone de la rotation du moteur, ce qui produit au collecteur une circulation négative de courant fonction du gain du transistor. La résistance d'entrée du transis toe 17 étant plus grande que la résistance à l'enroulement 8, cette circulation négative de courant traverse cet enroulement et provoque une force contre-électromotrice de valeur et polarité telles qu'elle vient en opposition de la force contre-électromotrice induite par l'énergie d'induction propre de l'enroulement.Ce dernier n'absorbe ni ne fournit d'énergie d'induction, si bien qu'on obtient une annulation brusque ou neutralisation de l'énergie potentielle du flux variable. Dans ces conditions l'impulsion qui arrive sur la base du transistor se trouve en quelque sorte neutrali se. Ce mode de fonctionnement se déroule de la méme manière à toute vitesse du moteur , à mesure que la vitesse de rotation augmente les impulsions négatives développées au collecteur du transistor 17 croissent, tandis que le courant négatif injecté dans le secondaire 8 diminue. Cependant, de manière générale; la neutralisation inductive est complète pour toute la gamme de vitesses et proportionnelle aux valeurs nécessaires pour obtenir une amélioration de fonctionnement gracie à une distribution optimale de l'allumage, selon la vitesse de rotation du moteur et la position du papillon d'admis sion. Ceci a pour conséquence une élimination totale des retards de l'étincelle qui résultaient jusqu'à présent des déphasages inhérents aux transducteurs électromagnétiques à réluctance variable en fonction de la fréquence de fonctionnement de ceux-ci. REVENDICATIONS 1. Allumeur électronique pour moteur à explosion du genre comportant en combinaison un circuit magnétique équipé d'un enroulement magnétisant primaire et d'un enroulement secondaire et formant conjointement avec une came entra triée en rotation par le moteur un circuit à réluctance variable en sorte qu'une onde de tension alternative soit induite à chaque phase d'allumage du moteur, et un amplificateur électromeadapté å décharger un condensateur dans une bobine d'allumage en réponse à l'onde de tension alternative, caractérisé en ce que ledit amplificateur électronique est adapté à déclencher la décharge de condensateur en réponse à une première alternance de ladite onde, et à injecter dans le secondaire une impulsion de courant neutralisant l'énergie inductive du circuit magnétique en réponse à la seconde alternance. 2. Allumeur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur électronique comporte un premier et un second transistors avec chacun une résistance entre collecteur et un premier pOle d'une alimentation électrique continue, et une résistance entre émetteur et le second pdle de ladite alimentation, la base du premier transistor et le collecteur du second transistor étant reliés en commun audit second pOle à travers ledit enroulement secondaire, tandis que le collecteur du premier transistor est relié à la base du second transistor à travers une résistance, et à une borne dudit condensateur 3.Allumeur électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une diode redresseuse est interposée entre ledit premier pble et ladite alimentation, et un condensateur branché entre lesdits premier et second piles. 4. Allumeur électronique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit magnétique est constitué par un noyau feuilleté en fer à cheval avec, de part et d'autre d'une partie centrale, deux branches courbes symétriques terminées par des pièces polaires entre lesquelles tourne ladite came, un bobinage comprenant lesdits primaire et secondaire étant disposé autour de la partie centrale. 5. Allumeur électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit noyau magnétique feuilleté est composé d'un empilement de lames en deux tronçons de longueurs inégales et disposées imbriquées en alternance, chaque lame s'étendant d'une pièce polaire à l'autre. 6. Allumeur électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau magnétique est assemblé en deux parties comprenant un nombre égal de tronçons de lames courts et longs, les joints entre tronçons étant droits.