Brevet FR2313574A1 — publié le 19761231

La présente invention concerne un perfectionnement aux dispositifs d'allumage pour moteurs à combustion interne,et elle se situe plus précisément dans le secteur technique des circuits d'allumage transistorisés,utilisant des moyens de commande électroniques du circuit primaire de la bobine d'allumage qui s'appliquent aux moteurs thermiques nécessitant une inflammation des gaz par étincelle,notamment les moteurs d'automobiles. Dans les circuits d'allumage courants avec bobine et rupteur, que celui-ci soit du type mécanique,magnétique ou optique,le temps de charge de la bobine est donné par le temps de fermeture du rupteur. Le courant primaire de la bobine diminue dans ce cas avec l'augmentation de la vitesse du moteur.En effet, à bas régise,le courant de crête dans la bobine est sensiblement égal au rapport de la tension à ses bornes à sa résistance mais,à haut régime, cette valeur n'est jamais atteinte à cause de la self-induction de la bobine qui retarde l'établissement du courant à chaque fermeture du rupteur.Il en résulte que la bobine travaille à une trop faible intensité à haut régime,ce qui diminue sa haute tension à grande vitesse et nuit donc à la puissance de l'allumage. La présente invention remédie à cet inconvénient en permettant que le temps de charge de la bobine soit constant,donc indépendant de la vitesse,ce qui permet de réduire la résistance ohmique de la bobine et d'obtenir une haute tension plus élevée. Â cet effet,il est prévu,en combinaison,entre le rupteur et le primaire de la bobine,des moyens permettant de charger et décharger alternativement un premier condensateur,à la fréquence du rupteur mais à une tension moyenne indépendante de la vitesse du moteur,des moyens permettant de charger cycliquement un s.. cond condensateur,à une tension identique à celle du premier, pendant des intervalles de temps constants situés au début des temps de charge du premier condensateur et indépendants de la vitesse du moteur,des moyens de comparaison des tensions aux deux condensateurs précités,et des moyens de commande de l'alimentation de la bobine,déclenchés par lesdits moyens de comparaison lorsque la tension de charge du second condensateur est supérieure à celle du premier. Compte tenu du mode d'obtention des deux tensions que l'on compare,on parvient,à l'aide des moyens précités,à alimenter la bobine pendant des intervalles de temps indépendants de la fréquence d'ouverture-fermeture du rupteur. Suivant une forme de réalisation, les moyens permettant de charger et décharger alternativement le premier condensateur1 à la fréquence du rupteur mais à une tension moyenne indépendante de la vitesse du moteur, comprennent des résistances montées en diviseur de tension dans une branche de circuit contrôlée par des transistors ou des comparateurs, dont les signaux de sortie dépendent de l'état ouvert ou fermé du rupteur. On obtient ainsi une tension moyenne fonction du rapport entre les résistances du diviseur de tension et des temps d'ouverture et de fermeture du rupteur. Il est cependant possible de supprimer cette dernière dépendance en transformant les impul sions du rupteur en des signaux périodiques ayant un rapport présence/absence constant. Suivant une autre caractéristique, les moyens, permettant de charger cycliquement le second condensateur, à une tension identique à celle du premier, pendant des intervalles de temps constants, indépendants de la vitesse du moteur, comprennent un transistor monté entre les deux condensateurs précités et ayant sa base reliée à la sortie d'un autre transistor ou d'un comparateur, dont les signaux de sortie dépendent de la charge d'un troisième condensateur. Dans une forme de réalisation, les moyens de commande de l'alimentation de la bobine sont constitués par un amplificateur à transistors, dont le premier transistor reçoit le signal de sortie des moyens de comparaison précités, et dont le dernier transistor est contrôlé par un circuit annexe apte à le verrouiller lorsque le moteur est à l'arrêt. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation de ce dispositif d'allumage t Figure 1 représente le circuit électronique d'une premiers forme de réalisation de ce dispositif, entièrement transistorisée Figure 2 représente le circuit électronique d'une seconde forme de réalisation de ce dispositif , utilisant des comparateurs Figure 3 est un diagramme représentant les signaux électriques présents en différents points des circuits des figures 1 et 2. ve circuit lectronique d'allumage représenté à la figure 1 alimenté par une batterie d'automobile dont le"moins" est relié i la masse, est intercalé entre le rupteur 1 et le primaire 2 de la bobine0 Le rupteur est ici représenté comme un rupteur mécanique, à contacts, mais il peut s'agir aussi d'un détecteur magnétique optique, ou autre. Il est monté en série avec une résistance 3, et un point A situé entre le rupteur 1 et la résistance 3 est relié à la base d'un premier transistor NPN 4 par l'intermédiaire d'une résistance 5. L'émetteur du transistor 4 est relié à la masse ; son collecteur est raccordé à la fois au "plus" par l'intermédiaire d'une résistance 6, à la base d'un second transistor NPN 2 par l'intermédiaire d'un condensateur 8, et à la base d'un troisième transistor NPN 9 par l'intermédiaire d'une résistance 100 La base et le collecteur du transistor 2 sont reliées au "plus" par l'intermédiaire de deux résistances respectives 11 et 12 tandis que son émetteur est relié directement à la masse0 Un point B situé entre le transistor 2 et la résistance 12 est raccordé, par l'intermédiaire d'une autre résistance 13, à la base d'un quatrième transistor KPN 14. L'émetteur du transistor 9 est relié à la masse, tandis que son collecteur se raccorde à une résistance 15 reliée au "plu8". Un point situé entre le transistor 2 et cette résistance 15 est raccordé à la masse par une branche de circuit comprenant deux résistances 16 et 17 montées en série, un point C situé-entre ces deux dernières résistances 16 et 17 étant relié au collecteur du transistor 14. Par ailleurs, un condensateur 18 est monté entre le collecteur du transistor 14 et la masse, et un autre condensateur 19 est, de la même façon, monté entre l'émetteur de ce transistor et la masse. Un point D, situé entre le transistor 14 et le condensateur 19, est relié à l'une des entrées d'un comparateur 20, dont l'autre entrée se trouve en relation avec un point situé entre le transistor 14 et le condensateur 18 donc avec le point C, La sortie du comparateur 20 alimente un amplificateur à trois transistors 21, 22 et 23 qui ne sera pas décrit dans le détail, sa réalisation étant à la portée de l'homme de l'art et pouvant être modifiée suivant les applications. On notera simplement que le primaire 2 de la bobine est monté entre le collecteur du dernier transistor g et le "plus". Il est encore prévu un circuit annexe, comprenant essentiellement deux transistors 24 et 25 dont le premier est relié au point A cet le second à la base du transistor 23. * Le circuit de la figure 2 constitue une variante du précédent, dans laquelle les trois transistors 4, 2 et 9 sont remplacés par un circuit comprenant trois comparateurs 26, 27 et 28. Le fonctionnement du dispositif d'allumage selon l'invention est décrit ci-dessous, d'abord dans le cas du circuit de la figure 1, et en référence au diagramme de la figure 3 représentant, en fonction du temps t, les signaux électriques présents aux différents points A à F du circuit. Le signal présent au point A possède une allure de crénaux dont la largeur est fonction des temps d'ouverture et de fermeture du rupteur 7, Le premier transistor 4 inverse la phase du rupteur, et est donc conducteur lorsque le rupteur est ouvert. Le second transistor 2 est non conducteur quand le transistor 4 est passant et que le condensateur 8 n'est pas déchargé, ce qui implique que le transistor 7 est bloqué pendant un temps constant r indépendant de la fréquence d'ouverture-fermeture du rupteur 1, donc de vitesse du moteur0 C'est ce qui7~ ontré à la seconde ligne du diagramme, représentant le signal présent au point b lequel est formé d'impulsions de largeur constante égale à r, apparaissant au mime instant que les créneaux du signal au point A mais de plus courte durée. Le troisième transistor 9 est conducteur lorsque le premier transistor 4 ne l'est pas, et il fonctionne donc en phase avec le rupteur. Son r8le est accessoire et il peut outre remplacé par d'autres moyens. Le condensateur 18 se charge à une tension moyenne indépendante de la vitesse. Cette tension est fonction du rapport entre les résistances 15 16 et 17 et des temps d'ouverture et de fermeture du rupteur 10 Dans le cas présent où le transistor 9 intervient, on note que le condensateur 18 se décharge à travers les résistances 16 et 17 et le transistor 9 pendant que ce dernier est passant0 Le transistor 14, étant bloqué lorsque le transistor 2 est conducteur, donc pendant que le signal au point B est nul, permet de charger le condensateur 19 à une tension identique à celle du condensateur 18 pendant les intervalles de temps où le signal au point 3 est présent (comparer les lignes C et D du diagramme). Le comparateur 20, dont les entrées sont reliées aux points C et D, compare les tensions des deux condensateurs 18 et 19 en délivrant à sa sortie un signal qui rend non conducteur le transistor 21 lorsque la tension en ; est supérieure à celle en C ce qui se produit pendant les intervalles de temps où le signal au point D a été représenté par un trait plus épais. Burant ces intervalles de temps, le transistor 22 est lui aussi bloqué et le signal préseat au point E, c'est-à-dire à son collecteur, est à son niveau supérieur. La durée des impulsions au point E est égale à r dans le cas considéré, où les temps d'ouverture et de fermeture du rupteur 1 sont égaux. .Le transistor 23 est alors passant et la bobine 2 se charge, comme cela est imagé sur le diagramme par la dernière ligne montrant le signal présent au point F, c'est-à-dire à l'émetteur du transistor 22, Â ltouverture du rupteur, ce qui correspond à la fin de chaque impulsion présente en E ou F, le transistor 4 devient conducteur0 Par suite, le transistor 7 se bloque et le transistor 14 devient passant, rendant le comparateur 20 et les transistors 21 et 22 passants, ce qui bloque le transistor 23 et provoque l'étincelle.On note cependant qu'une branche de circuit 29, reliant le point Â à la base au transistor 21, peut rendre ce dernier directement conducteur. Il convient de retenir avant tout, de ce fonctionnement, que le temps de conduction r du transistor 25 donc le temps de charge de la bobine, est indépendant de la vitesse du moteur car ce temps est obtenu en comparant la courbe de tension de charge et décharge d'une capacité 18 à une référence qui est un point de cette courbe échantillonné par le transistor 14. les transistors 24 et 25 servent seulement à vefiouiller le transistor 23 pour éviter qu'il soit conducteur lorsque le moteur est à l'arrêt. Dans la variante de la figure 2, les comparateurs 26, 27 et 28 assurent des fonctions logiques tout à fait équivalentes à celles des transistors 4, 2 et 9 de la figure 1 Ainsi, la sortie du premier comparateur 26 est au niveau logique O lorsque le rupteur est ouvert ; la sortie du second comparateur E point 3 est au niveau logique 1 quand le premier comparateur 26 délivre le niveau O et que le condensateur 8 n'est pas déchargé ; la sortie du troisième comparateur 28 est au niveau 1 en même temps que celle du premier comparateur 26o Le fonctionnement d'ensemble du circuit est, par conséquent, le m8me que dans le cas de la figure 1 et il ne mérite pas d'être décrit une nouvelle fois. Comme il va de soi et comme il résulte dé;tà-de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux deux seules formes de réalisation de ce dispositif d'allumage qui ont été décrites cidessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation camportant des moyens équivalents. -REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement aux dispositifs d'allumage pour moteurs à combustion interne, du type de ceux utilisant des moyens de commande électroniques du circuit primaire de la bobine d'allumage,caractérisé en ce que, en vue de rendre constant le temps de charge de la bobine, quel que soit le régime du moteur,il est prévu,en combinaison, entre le rupteur et le primaire de la bobine, des moyens permettant de charger et décharger alternativement un premier condensateur,à la fréquence du rupteur mais à une tension moyenne indépendante de la vitesse du moteur,des moyens permettant de charger cycliquement un second condensateur, à une tension identique à celle du premier,pendant des intervalles de temps constants situés au début des temps de charge du premier condensateur et indépendants de la vitesse du moteur, des moyens de comparaison des tensions aux deux condensateurs précités, et des moyens de commande de l'alimentation de la bobine,déclenchés par lesdits moyens de comparaison lorsque la tension de charge du second condensateur est supérieure à celle du premier. 2.- Dispositif d'allumage selon la revendication 1,caractérisé en ce que les moyens,permettant de charger et décharger alternativement le premier condensateur,à la fréquence du rupteur mais à une tension moyenne indépendante de la vitesse du moteur, comprennent des résistances montées en diviseur de tension dans une branche de circuit contrôlée par des transistors ou des comparateurs,dont les signaux de sortie dépendent de l'état ouvert ou fermé du rupteur. 3.- Dispositif d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour transformer les impulsions du rupteur en des signaux périodiques ayant un rapport présence/absence constant,et pour charger et décharger alternativement le premier condensateur à partir desdits signaux 4.- Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens,permettant de charger cycliquement le second condensateur, à une tension identique à celle du premier,pendant des intervalles de temps constants, indépendants de la vitesse du moteur,comprennent un transistor monté entre les deux condensateurs précités et ayant sa base reliée à la sortie d'un autre transistor ou d'un comparateur,dont les signaux de sortie dépendent de la charge d'un troisième condensateur. 5.- Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que les moyens de commande de l'alimentation de la bobine sont constitués par un amplificateur à transistors,dont le premier transistor reçoit le signal de sortie des moyens de comparaison précités, et dont le dernier transistor est contrôlé par un circuit annexe apte à le verrouiller lorsque le moteur est à l'arrêt.