Brevet FR2288872A1 — publié le 19760521

La présente invention se rapporte à un dispositif d'alutnae électronique pour moteurs à explosion, du type à "décharge capacitive", composé de manière connue d'un convertisseur de tension servant à charger un condensateur qui est ensuite déchargé dans la bobine d'allumage au moyen d'un thyristor commandé par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme, lors de l'ouverture du rupteur. Les avantages de l'allumage électronique vis-à-vis de l'allumage classique sont essentiellement l'obtention d'une étincelle de plus longue durée, de tension plus élevée et de caractéristiques constantes, évitant les "ratés" du moteur et augmentant son rendement. Cependant les dispositifs d'allumage électroniques actuels présentent encore divers inconvénients - Ce sont souvent des dispositifs encombrants, en raison de la présence d'un gros transformateur, et il est parfois même né cessaire de séparer le transformateur du restant du dispositif. - Ils ne fonctionnent en général que si les vis platinées sont en bon état, ce qui les rend dépendants de l'allumage d'origine. - Dans de nombreux cas, ces dispositifs d'allumage électronique ne peuvent être adaptés sur la bobine d'origine et, même s'ils s'adaptent sur cette bobine d'origine, le montage est en général compliqué et il n'est pas simple de sélectionner soit l'allumage électronique, soit l'allumage conventionnel. - Enfin, la plupart des circuits d'allumage électronique actuels comportent un oscillateur qui se trouve court circuité pendant une partie du temps où il est alimenté, ce qui est la cause d'une consommation électrique inutile sur la batterie et d'un échauffement des composants électroniques du circuit. La présente invention vise à remédier à l'ensemble de ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet un dispositif d'allumage électronique du type précité, dans lequel ie convertisseur de tension comprend un oscillateur à deux transistors dont les émetteurs sont reliés à la batterie, dont les collecteurs sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'enroulements opposés constituant le primaire d'un transformateur, et dont les bases sont reliées, par l'intermédiaire d'un enroulement en série avec une résistance et couplé à l'enroulement correspondant du primaire, à un point milieu lui-même relié au rupteur par l'intermédiaire d'une résistance à une borne de laquelle se raccorde le circuit de commande du thyristor. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit de commande du thyristor comprend un condensateur monté en série avec au moins une diode, une résistance reliée à la masse étant branchée entre le condensateur et la diode et formant avec ce condensateur un circuit R - C dont la constante de temps est suffisamment longue pour que ledit condensateur n'ait pas le temps de se décharger entre deux rebondissements du rupteur. C élimine ainsi tout déclenchement parasite. Avantageusement, il est prévu un inverseur tripolaire qui, dans une première position, relie les émetteurs des deux transistors de l'oscillateur à la batterie, ferme sur le primaire de la bobine le circuit formé par le condensateur chargé par le convertisseur et par le thyristor, et met le point milieu de l'oscillateur en relation avec le rupteur, tandis que dans sa deuxième position, la bobine est directement mise en relation avec la batterie d'une part et le rupteur d'autre part. Le dispositif selon l'invention s'adapte facilement sur la bobine et le rupteur d'origine, et l'inverseur tripolaire permet de revenir très simplement au circuit d'allumage conventionnel. Le second avantage fondamental de l'invention provient de ce que l'oscillateur, tel qu'il est monté, se trouve bloqué pendant l'amorçage du thyristor, ce qui évite une dissipation d'énergie inutile entraînant un échauffement des éléments électroniques. D'autres caractéristiques de détail des circuits électroniques, concernant aussi bien l'oscillateur que le circuit de commande du thyristor, permettent de stabiliser le fonctionnement du convertisseur et du thyristor, tout en limitant les tensions et les intensités, ce qui empêche l'usure des vis platinées. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages seront mis en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de ce dispositif d'allumage électronique : Figure zi montre le circuit électrique d'un dispositif selon l'invention destiné aux véhicules ayant le signe "moins" à la masse; Figure 2 montre le même circuit électrique modifié pour les véhicules ayant le signe "plus" à la masse. Le dispositif selon l'invention s'adapte sur un circuit allumage conventionnel, alimenté par une batterie BA et comprenant, montés en série, le primaire de la bobine B0 et le rupteur RU avec ses vis platinées. Ces éléments sont extérieurs au circuit selon l'invention, entouré d'un cadre en traits mixtes, qui se raccorde à ces éléments extérieurs par quatre bornes B'l, B2, JB et B4 : La borne B1 est reliée à la borne "plus" de la batterie BA dans le cas de la figure - et à la borne "moins" de la batterie BA dans le cas de la figure 2; les bornes B2 et #2 sont raccordées aux deux extrémités de l'enroulement primaire de la bobine B0; la borne B4 est reliée au rupteur RU.Une dernière borne B5 relie le circuit à la masse, qui est au signe "moins" dans le cas de la figure 1 et au signe "plus" dans le cas de la figure 2. La description qui suit s'applique au cas de la figure 1, où le circuit électronique comprend notamment un oscillateur dit "à couplage de bases" comportant deux transistors PNP T' et T2 dont les bases sont reliées à un point milieu P par une résistance et un enroulement montés en série, respectivement R1, LI et R2, L2, le point F étant lui-même relié à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur C.Les émetteurs des transistors T4i et T2 sont reliés à la borne B1 donc à la borne "plus" de la batterie BA, tandis que leurs collecteurs sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'enroulements respectivement lu et 14. Deux diodes ZENER de limitation de tension DZz et DZ2 sont montées entre l'émetteur et le collecteur des transistors respectifs TA et T2. Le point milieu P se trouve encore raccordé à la borne plus 34 par l'intermédiaire d'une diode D, et à la borne B4, reliée au rupteur RU, par l'intermédiaire d'une résistance R. Les enroulements Li, L2, L3, 14 sont les divers enroulements primaires d'un transformateur à noyau en ferrite, de faibles dimensions, dont l'enroulement secondaire est désigné par L. Les enroulements Li et JL d'une part, L2 et 14 d'autre part sont couplés, tandis que les enroulements Ld et L2 d'une part et 14 d'autre part sont opposés. Les bornes de l'enroulement secondaire L sont reliées aux bornes d'entrée d'un pont de diodes DA,, D2, DD, D4 dont les bornes de sortie sont raccordées aux bornes B2 et B3 elles-mêmes reliées aux bornes du primaire de la bobine BO; plus précisément: la liaison du pont de diodes avec la borne B2 se fait par l'intermédiaire d'une capacité qui, dans le cas considéré, est réalisée au moyen de deux condensateurs C1, C2 montés en parallèle, tandis que la liaison du pont de diodes avec la borne 33 se fait par l'intermédiaire d'un conducteur relié à la masse. Entre ce conducteur et la capacité Ci, C2 sont montés en parallèle un thyristor TR et une résistance 22. Le circuit de commande de la gâchette du thyristor TH comprend la résistance R déjà mentionnée et, raccordé à une borne de cette dernière, un condensateur C3 en série avec deux diodes D5 et D6. Entre le condensateur 2 et la diode 0r est branchée une résistance R4 reliée à la masse; entre la diode D6 et la gâchette du thyristor TH est branchée une autre résistance JR, également reliée à la masse~. Le circuit comprend encore un inverseur tripolaire à trois contacts I1, -I2, I3 qui, dans sa position représentée au dessin, met les bornes B1, B3 et 34 en relation avec respectivement les émetteurs des transistors Ti et T2, la masse et la résistance R. Dans l'autre position de l'inverseur, indiquée en traits interrompus, les bornes B1 et B2 d'une part, JB et B4 d'autre part sont directement raccordées entre elles. Le dispositif est en service lorsque l'inverseur occupe sa première position. Lors de la mise sous tension, le rupteur RU étant fermé, l'un des transistors, par exemple le transistor Ti, a sa base alimentée à travers le rupteur RU, la résistance R, l'enroulement lii et la résistance Ri. I1 y a donc apparition d'un courant de base, entraînant une variation de courant dans le collecteur du transistor T1, donc dans l'enroulement I3. Par l'effet du couplage, il se crée une force électromotrice dans les enroulements Il et L2.Dans lii, celle-ci tend à accroître le courant de base du transistor Ti, provoquant une augmentation du courant de collecteur, et le transistor Ti est ainsi très rapidement saturé. Dans l'enroulement Lk, la force électromotrice tend à bloquer le transistor T2. Or dès que le transistor Ti est saturé, il n'y a plus de variation de courant, donc plus de force électromotrice induite dans les enroulements li et L2 et, de ce fait, le transistor T2 n'est plus bloqué.La base de ce dernier est alors alimentée à travers le rupteur RU, la résistance R, l'enroulement LS et la résistance R2, d'où une variation du courant dans le collecteur du transistor T2 et par conséquent, dans l'enroulement L4. I1 y a ainsi création d'une force électromotrice dans les enroulements L2 et L, en sens inverse de la précédente. Le transistor Ti tend à se bloquer et le transistor T2 à se saturer, et le cycle recommence, l'ensemble fonctionnant en oscillateur. L'apparition alternative de forces électromotrices de sens inverses dans les enroulements JL et 14 crée, au secondaire li du transformateur, une tension alternative de l'ordre de 400 volts par exemple, qui est redressée par le pont de diodes D1, D2, D3, D et qui charge la capacité Ci, C2 à travers le primaire de la bobine BO. Cette capacité est déchargée dans la bobine lors de l'amorçage du thyristor TH; au cours de cette décharge, on observe l'apparition d'oscillations dans le circuit formé par la capacité et la bobine et, à la première alternance négative, le thyristor TII se bloque à nouveau, suivant un principe connu. L'amorçage du thyristor TB est commandé par l'ouverture du rupteur RU qui coupe en même temps l'alimentation des bases des transistors Ti et T2. L'oscillateur est donc bloqué pendant l'amorçage du thyristor TII, ce qui évite un débit trop important dans le thyristor et épargne ainsi une dissipation d'énergie élevée et inutile dans les composants de l'oscillateur. La commande du thyristor TH est maintenant décrite avec plus de détails Lors de l'ouverture du rupteur RU, une impulsion positive, provenant des bases des transistors T' et T2, à travers les résistances et enroulements respectifs RM, LI et R2, L2, est appliquée à la gâchette du thyristor en passant par la résistance R, le condensateur C3, les diodes 2 et D6. Cette impulsion déclenche l'amorçage du thyristor EH. I1 est à noter que, lors de la fermeture du rupteur RU, le condensateur C3 est chargé et ne peut se décharger dans la résistance R5 à travers les diodes D5 et D6, car ces dernières sont polarisées en inverse. Le condensateur JC se décharge donc dans la résistance E4 d'une part, dans le rupteur RU d'autre part. La valeur de la résistance R4 est calculée de telle sorte que la constante de temps du circuit R - C considéré soit suffisamment longue pour que le condensateur JO n'ait pas le temps de se décharger entre deux rebondissements du rupteur, lors de sa fermeture; ainsi le condensateur iL ne se recharge pas au rebondissement du rupteur, ce qui évite les amorçages intempestifs du thyristor TII. La résistance 02 limite le courant dans la gâchette du thyristor TII. La diode D6 est facultative, et peut être une diode ZENER; elle sert à déterminer un seuil minimum de déclenchement du thyristor TII, ce qui s'avère nécessaire sur certains véhicules où les liaisons de masse sont défectueuses (cas où les différents points à la masse sont à des potentiels différents). Le condensateur C stabilise la tension du point milieu P; les diodes ZENER DZ1 et DZ2 permettent de limiter la tension maximale du convertisseur et la diode D rend plus efficace l'action des enroulements lii et L2. Enfin, la résistance JR, en créant un léger débit au secondaire L du transformateur, évite que les pics de commutation ne portent la charge de la capacité C1, C2 à une valeur trop élevée, lors d'une mise sous tension intervenant lorsque le moteur ne tourne pas. L'inverseur tripolaire avec ses contacts I1, I2, J permet de revenir au circuit d'allumage Conventionnel, par une simple manoeuvre amenant lesdits contacts dans la position indiquée en traits interrompus. I1 est ainsi possible de régler l'avance par des méthodes classiques. Dans la version de la figure 2, où le signe "plus" est à la masse, ce qui se rencontre sur certains véhicules, les transistors Ti et T2 sont du type NPN et les polarités des différentes diodes sont inversées. Pour le reste, le circuit n'est guère différent de celui précédemment décrit, sauf en ce qui concerne la commande du thyristor TH, dont la gâchette est reliée à la masse et dont la cathode est reliée au circuit comprenant, en série, le condensateur JO et les diodes JD et D6, une diode supplémentaire D7 étant montée entre la cathode du thyristor TH et la masse. Lc principe de fonctionnement de l'oscillateur est identique à celui de la première version avec signe "moins" à la masse mais le déclenchement du thyristor TII est quelque peu modifié lors de l'ouverture du rupteur RU, une impulsion négative, provenant des bases des transistors T' et 9 à travers les résistances et enroulements R', L', R2, L2, est appliquée sur la cathode du thyristor TK en passant par la résistant 4 le condensa- tueur C3, les diodes JD et -DO; la diode D7 évite que cette impulsion c'aille à la masse. La gâchette du thyristor TE étant reliée à la masse, sa cathode devient négative par rapport à la gâchette et il y a donc amorçage du thyristor. Comme il va de soi, invention ne se limite pas aux deux modes de réalisation particuliers de ce dispositif d'allumage électionique qui ont été décrits ci-dessus , à titre d'exemples non limitatifs; dlle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation. REVEND I CATICNS ,.- Dispositif d'allumage électronique pour moteurs à explosion, du type à "décharge capacitive", composé de manière connue d'un convertisseur de tension servant à charger un condensateur qui est ensuite déchargé dans la bobine d'allumage au moyen d'un thyristor commandé par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme, lors de l'ouverture du rupteur, caractérisé en ce que le convertisseur de tension précité comprend un oscillateur à deux transistors dont les émetteurs sont reliés à la batterie, dont les collecteurs sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'enroulements opposés constituant le primaire d'un transformateur, et dont les bases sont reliées, par l'intermédiaire d'un enroulement en série avec unelésistance et couplé à l'enroulement correspondant du primaire, à un point milieu lui-même relié au rupteur par l'intermédiaire d'une résistance à une borne de laquelle se raccorde le circuit de commande du thyristor. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé an ce que le point milieu de l'oscillateur est relié à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur qui stabilise la tension en ce point. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le point milieu de l'oscillateur est relié aux émetteurs des deux transistors par l'intermédiaire d'une -diode disposée de manière à rendre plus efficace l'action des deux enroulement s aboutissant au point milieu. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des diodes ZENER sont montées entre l'émetteur et le collecteur de chacun des deux transistors de l'oscillateur, de manière à limiter la tension maximale du convertisseur. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de commande du thyristor comprend un condensateur monté en série avec au moins une diode, une résistance reliée à la masse étant branchée entre le condensateur et la diode et formant avec ce condensateur un circuit R - C dont la constante de temps est suffisamment longue pour que ledit condensateur n'ait pas le temps de se décharger entre deux rebondissements du rupteur. b.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une résistance de limitation du courant dans la gâchette du thyristor est branchée entre un point du circuit de commande du thyristor et la masse. 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'une au moins des diodes du circuit de commande du thyristor est prévue de manière à déterminer un seuil minimum de déclenchement du thyristor. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que, adapté aux véhicules ayant le signe moins à la masse, son oscillateur comprend deux transistors PNP tandis que le circuit de commande du thyristor aboutit à la gâchette de ce dernier dont l'amorçage est commandé par une impulsion positive. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que, adapté aux véhicules ayant le signe "plus" à la masse, son oscillateur comprend deux transistors NPN tandis que le circuit de commande du thyristor aboutit à la cathode de ce dernier, séparée par une diode de la masse reliée à la gâchette du thyristor dont l'amorçage est commandé par une impulsion négative. 0.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un inverseur tripolaire qui, dans une première position, relie les émetteurs des deux transistors de l'oscillateur à la batterie, ferme sur le primaire de la bobine le circuit formé par le condensateur chargé par le convertisseur et par le thyristor, et met le point milieu de l'oscillateur en relation avec le rupteur, tandis que dans sa deuxième position, la bobine est directement mise en relation avec la batterie d'une part et le rupteur d'autre part.