Brevet FR2384127A1 — publié le 19781013

L'invention concerne, d'une façon générale, un système d'allumage pour moteurs à combustion interne. Plus précisément, elle se rapporte à un circuit particulier de commande pour commander les signaux d'étincelles d'un système d'allumage du typez courant alternatif. Un tel système d'allumage, du type à courant alternatif, est illustré par les brevets americains suivants délivrés au nom du demandeur : 3 820 520 délivré le 28 Juin 1974 et 3 961 613 délivré le 8 Juin 1976. Les systemes allumage du type à courant alternatif à signaux carrés se sont révélés très bénéfiques pour produire d'excellentes étincelles par décharges qui sont répétitives durant tout l'intervalle qui s'étend depuis le debut de chaque signal d'étincelle jusqu'à son extinction. Cependant, on a découvert que lorsqu'un tel circuit d'allumage est applique à un moteur à combustion interne qui emploie un rupteur à contacts platinés de type conventionnel pour la commande des signaux d'allumage, la durée du signal alternatif d'étincelle ne peut pratiquement pas être ajustée pour être commande de telle façon qu'elle reste en relation fixe avec la rotation du vilebrequin du moteur.On a découvert que la difficulté réside dans le fait que, -tandis que le front de montee ou commencement du signal d'étincelle peut être defini dans le temps de façon très précise, la relation avec la duree du signal qui en découle jusqu'à sa fin est très difficile à ajuster ou a commander avec précision. La raison en est que le point d'arrêt bref du rupteur est le facteur déterminant lorsqu'on veut commander un signals lternatif d'étincelle. Un tel moment ou une telle durée d'arrêt bref est, comme indiqué précédemment, extrêmement difficile à régler avec une certaine précision. En conséquence, un objet de l'invention consiste a fournir un circuit électronique qui est facilement utilisable en combinaison avec un signal d'allumage produit par un rupteur. Il permet de maintenir une commande de la durée d'étincelle qui a une durée qui concorde avec la rotation désirée du vilebrequin. Ceci est obtenu en rendant la durée du signal d'étincelle inversement proportionnelle à la vitesse du moteur. Sommairement, l'invention concerne un perfectionnement qui entre en combinaison avec un moteur à combustion interne ayant un circuit d'allumage électronique Ledit circuit d'allumage a un signal d'etincelle en continu du type à haute tension alternative de durée variable et ledit circuit comprend un commutateur électronique pour faire commencer et cesser ledit signal d'étincelle. Le circuit d'allumage comprend également des moyens de commande dudit circuit de commutationélectronîque. Ces moyens de commande comprennent des moyens pour élaborer un signal de synchronisation fourni par le moteur pour initialiser ledit signal d'étincelle et des moyens de commande électronique de durée pour agir sur ledit commutateur electronique après un intervalle ayant une duree qui est inversement proportionnelle a la vitesse dudit moteur. Le dispositif est, dans son ensemble, tel que la durée dudit signal d'étincelle coïncide avec un angle de rotation sensiblement constant du vilebrequin dudit moteur. Egalement en résumé, l'invention concerne un perfectionnement qui se combine a un moteur à combustion interne ayant un circuit d'allumage électronique. Ledit circuit d'allumage comporte un signal d'etincelle en continu du type à haute tension alternative de durée variable, et ledit circuit comprend des moyens de commutation'électroniques pour faire commencer et cesser ledit signal d'étincelle.Le circuit d'allumage comprend également des moyens de commande desdits moyens de commutation électroniques et ces moyens de commande comprennent les contacts platines d'un rupteur pour produire un signal de synchronisation calé par rapport au moteur pour initialiser ledit signal d'étincelle et des moyens électroniques comprenant une pluralité de transistors pour agir sur lesdits moyens de commutation électronique pendant un intervalle de temps ayant une durée inversement proportionnelle à la vitesse du moteur. Ledit circuit electronique comprend un premier transistor ayant une entrée reliée auxdits contacts platinés du rupteur pour produire une impulsion d'initialisation afin de faire commencer ledit intervalle et une capacité ayant une armature reliee à la sortie dudit premier transistor pour recevoir ladite impul sion d'initialisation, l'autre armature étant reliée à l'entrée d'un second transistor.Le circuit électronique comprend également un troisieme transistor dont la sortie est reliée en parallèle avec la sortie dudit premier transistor et son entrée est reliée à la sortie -dudit second transistor de telle façon que ledit troisieme transistor conduise tant que ledit second transistor est dans un etat non conducteur, et un quatrième transistor relié a un générateur de courant constant alimentant ladite première armature de la capacité. Le circuit électronique comprend également une résistance reliée à ladite entrée du second transistor pour commander la durée de l'étant non conducteur dudit second transistor et un cinquième transistor dont l'entrée est-reliée a la sortie dudit second transistor, la sortie dudit cinquieme transistor étant reliée audit moyen de commutation électronique. D'autres objets et avantages de l'invention apparaltront plus clairement a la lecture du meilleur mode de mise en oeuvre connu de l'inventeur et en liaison avec la figure annexée. La figure illustre un circuit schematique d'un système d'allumage selon l'invention incluant des commandes êlectroniques d'un circuit d'allumage du type à courant al alternatif. En se référant au dessin, on constate qu'il est represente en traits mixtes un système d'elaboration d'un signal d'allumage. A ce sujet, on peut voir par exemple les brevets américains cités ci-dessus, à savoir les brevets 3 820 520 délivre le 28 Juin 1974 et 3 961 613 le 8 Juin 1976. Les détails de fonctionnement d'un tel circuit d'allumage sont clairement décrits dans ces brevets. En conséquence, il est suffisant de remarquer ici qu'il y a un oscillateur 12 a courant alternatif à signaux carrés qui est relié à I'enroulement 15 à point milieu sorti du transformateur 13. Le. transformateur 13 a un enroulement de sortie 14 pour délivrer des signaux d'étincelles à haute tension. Egalement, comme cela est clairement décrit dans les brevets cités précédemment, ce circuit d'allumage du type à courant alternatif comprend un enroulement de commande 17 dans le transformateur 13. Le declenchement et l'arrêt de l'oscillateur 12 sont déterminés par les conditions régnant dans l'enroulement de commande 17 qui est muni d'un commutateur électronique 18 (transistor) relié en série avec celui-ci. La commande du transistor, c est-à- dire du commutateur 18 est ce qui détermine la durée du signal d'étincelle. Cette durée, à son tour, détermine le temps pendant lequel l'oscillateur 12 oscille. D'autres éléments du circuit d'allumage appliques au cas d'un moteur à combustion interne consiste dans une batterie 21 qui alimente en energie l'oscillateur 12-. Elle alimente également en énergie l'enroulement de commande 17 et le circuit électronique de synchronisation qui va ètre décrit. On trouve egalement un commutateur 22 d'allumage conventionnel qui a les positions habituelles de "démarrage et de "marche" qui sont bien connues et ne nécessitent donc pas une description plus détaillée. Un autre élément, qui ne fait pas directement partie de l'invention, est constitué par un relais 23 qui est repré senté entouré par des traits mixtes. Il comprend un enroulement 24 qui commande une paire de contacts 25. Il faut remarquer que ce relais 23 est alimenté quand le commutateur d'allumage 22 est enclenché et, en consequence, les contacts 25 sont alors ouverts. L'utilité de ce relais a été decrite dans le brevet américain 3 861 369 délivre le 21 Janvier 1975 au nom de Texaco Inc. et, en conséquence, il n'est pas nécessaire d'y faire davantage référence actuellement. Il faut remarquer rapidement que les contacts 25 > lorsqu'ifs sont dans la position représentée dans la figure, produisent un court-circuit a travers l'enroulement de commande 17.Ce court-circuit assure l'arrêt de l'oscillateur 12 de telle façon qu'aucune haute tension ne soit engendre lorsque le commutateur d'allumage 22 est ouvert. On trouve un contact platiné de rupteur 28 qui est commandé par la came 29, celle-ci tant directement reliee au vilebrequin (non représenté) du moteur auquel- le circuit d'allumage est applique. Un asnect important de cette invention concerne les moyens de commande pour déterminer l'actionnement du transistor 18. Le transistor -18 à son tour commande la duree d'oscillation de l'oscillateur 12 qui élabore les signaux d'allumage du type à courant alternatif qui sont elabores sur l'enroulement de sortie 14 du transformateur 13. De tels moyens de commande comprennent le contact platiné 28 du rupteur qui est relié au circuit d'entrée d'un premier transistor 32. Ce circuit d'entrée comprend une connexion 33 qui est réunie a l'une des extrémités d'une résistance 34 ainsi qu'à une des armatures de la capacité 35. De même, une connexion 38 va de l'autre armature de la capacité 35 à l'une des bornes d'une diode 39. Le circuit se poursuit à travers une résistance 40 jusqu'à l'électrode de base du transistor 32. Il faut remarquer que, lorsque le contact-platine 28 du rupteur est fermé, le réseau du circuit d'entrée du transistor 32 décrit ci-dessus, met l'électrode de base à la masse et en conséquence maintient le transistor 32 dans un état non conducteur. On trouve unecapacité 43 dont l'une des armatures est reliée à la sortie du transistor 32 par une ligne de connexion 44. L'autre armature de la capacité 43 est reliee à l'entrée d'un second transistor 47 à travers un circuit de liaison 48. On trouve un troisième transistor 51 qui a sa sortie reliée en parallele avec le premier transistor 32. L'entrée du transistor 51 est reliée à la sortie du second transistor 37. Ceci est obtenu au moyen de la ligne de connexion 52 des resistances 53, 54 ainsi que de la ligne de connexion 55. Le dispositif est tel que le troisième transistor 51 est conducteur tant que le second transistor 57 est non-conducteur, c'est-à-dire ouvert. On trouve une paire de résistances 58 et 59 qui sont reliées à l'entrée du second transistor 37 pour commander la durée de l'état non conducteur de celui-ci Un quatrième transistor 62 est du type PNP et est monte comme un générateur de courant constant. Il délivre un courant à l'une des armatures de la capacité 43. Un tel génerateur de courant constant comprend les résistances 63, 64 et 65 qui sont reliées aux électrodes du transistor 62 d'une façon qui est bien connue de l'homme de l'art. On trouve un cinquième transistor 68 dont l'entrée est reliée à la Sortie du second transistor 37. Cette liaison se fait à travers le circuit de liaison indiqué qui comporte la résistance 69. Il faut remarquer que le transistor 68 a son collecteur relié à une source d'énergie constituée par la batterie 21 à travers une résistance 70 et que sa sortie est reliee à travers un circuit de connexion 71 à l'entrée, c'est-à-dire à l'électrode de base du transistor 18 constituant le commutateur électronique. Il faut comprendre que le circuit d'entree du transistor 18 comprend une autre resistance 74. Avant de decrire le fonctionnement du circuit décrit précédemment, il faut noter et souligner que le système d'allumage qui est commandé est du type particulier utilisant un signal d'étincelle alternatif à frequence relativement élevée. Chaque signal d'étincelle est elaboré par une commande de synchronisation provenant du vilebrequin du moteur, et chaque signal a une durée variable depuis le début jusqu'à la fin du signal alternatif d'étincelle. Comme cela a été clairement expliqué dans les brevets cités ci-dessus, les signaux d'etin- celle alternatifs sont commandés par l'enroulement de commande 17 u transformateur 13 qui, ensuite, constitue une partie de l'oscillateur 12 qui engendre le signal d'etincelle. L'enroulement 17 est l'enroulement de commande de commencement et d'arrêt et lorsqu'aucun signal d'étincelle n'est à engendrer, il délivre un courant de polarisation continu et comporte, de plus, un court-circuit alternatif de telle façon que l'oscillateur 12 ne puisse osciller. Le courant continu circulant à travers l'enroulement 17 passe à travers le commutateur electronique 18 et en conséquence c'est à l'instant où la conduction du transistor 18 est arrêtée que comece la duree de chaque signal d'étincelle. La fin de chaque période est commande par la conduction du transistor 18 qui se produit une nouvelle fois. Cette conduction est telle qu'elle permette d'appliquer le court-circuit alternatif à l'enroulement de commande 17, à l'instant ou la circulation du courant alternatif de polarisation recommence. Comme dans le passé, les circuits pour ce type de système d'allumage etaient conçus de telle façon que la conduction du commutateur électronique 18 soit directement commandée par les contacts platinés 28 du rupteur, aussi bien en ce qui concerne le début que la fin de la durée du signal d'étincelle, de telles dispositions entraînaient les problèmes mentionnés ci-dessus en ce qui concerne la difficulté diajuster concrètement le temps d'arrêt bref du linguet sur les contacts platinés du rupteur. En conséquence, comme cela apparartra à partir de la description qui suit du fonctionnement du circuit electronique decrit ci-dessus,ces difficultés sont surmontées en utilisant uniquement l'ouverture initiale du rupteur 28.L'intervalle de temps suiva-nt l'ouverture initiale est commandée par un circuit électronique de synchronisation dont les éléments sont décrits ci-dessus. Ce circuit agit en fonction inverse de la vitesse du moteur et, en conséquence, il peut produire une durée du signal d'étincelle qui est sensiblement constante en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin. On peut remarquer que le circuit de synchronisation par lui-même est connu mais la combinaison avec un systeme d'allumage du type à courant alternatif, selon la presente invention, est nouvelle et non évidente. Il triomphe d'un problème qui rendait ce type de circuit d'allumage inapplicable à un moteur utilisant des contacts platines de rupteur conven ti onnel s. Le fonctionnement du circuit de synchronisation pour cette invention peut etre décrit de la façon suivante en regard des éléments decrits ci-dessus et particulièrement en faisant référence à la commande de l'état de conduction ou de non conduction du commutateur électronique, c'est-a-dire du transistor 18. Donc, en commençant dans les conditions ou l'oscillateur 12 n'oscille pas et, en conséquence, ou aucun signal d'étincelle alternatif n'est engendré les différents transistors sont dans les etats suivants. Le premier transistor 32 est non conducteur car les contacts platinés du rupteur 28 sont fermés. Le second transistor 37 est conducteur et la tension appliquée à son électrode de base est maintenue à 0,7 V. Le troisième transistor 51 est non conducteur et le quatrième transistor 68 est également non conducteur. Enfin, le commutateur électronique, c'est- -dire le transistor 18 est conducteur,ce ce qui signifie qu'aucun signal d'Stincelle n'est engendre car lloscillateur 12 n'oscille pas. Quand un contact platiné du rupteur 28 est ouvert (comme cela est obtenu par l'ajustement dans le temps de l'initialisation d'un signal d'étincelle à l'instant désiré par rapport au vilebrequin du moteur), les conditions suivantes sont en vigueur dans le circuit de commande. Le premier transistor 32 est rendu passant pour un instant et retourne ensuite à l'état non conducteur dans des conditions déterminées par. le réseau d'entrée placé entre les contacts platinés du rupteur 28 et l'électrode de base du transistor 32. Quand le transistor 32 est dans l'état conducteur, il rend le transistor 47 non conducteur, ce qui rend conducteur le transistor 51 et ces deux transistors restent respectivement non conducteur et conducteur ensemble. En d'autres termes, tant que le transistor 47 est non conducteur, le transistor 68 est dans un état conducteur et celui-ci, a son tour, agit pour rendre non conducteur le transistor 18 qui constitue le commutateur électronique. Comme cela a été indiqué précédemment, ces conditions existent au commencement de la durée du signal d'étincelle. La commande de synchronisation pour déterminer le temps durant lequel le transistor 18 (commutateur) ne restera pas conducteur, comprend la capacité 43 et le cinquième transistor 62 qui est un transistor du type PNP, monte en générateur de courant constant. L'action du circuit de synchronisation peut être décrit de la façon suivante. A l'instant ou le second transistor 37 est rendu non conducteur, l'armature de droite de la capacité 43 se charge sous l'effet de la tension de la batterie à travers les résistances 58 et 59 jusqu'à ce qu'une tension égale à 0,7 V soit atteinte. Dès que ce niveau de tension est atteint, le transistor 47 devisent à nouveau conducteur et sa tension de collecteur décroît en raison du courant qui circule à travers les resistances 77 et 78.En conséquence, le transistor 68 est rendu non conducteur comme cela a déjà été indiqué. Le retour à l'état conducteur du transistor 47 rend le transistor 51 non conducteur et cela permet à l'armature de gauche de la capacité 43 de se charger à partir du génerateur à courant constant qui comprend le transistor 62. Comme il s'agit d'un générateur à courant constant, la charge de cette armature de gauche de la capacité 43 croit lineairement en fonction du temps et la tension maximale est donnée par le rapport des résistances 63 et 65. Le taux de charge est déterminé parla résistance de l'ensemble constitue par la résistance 58 et la resistance variable 59. L'amplitude de l'impulsion négative qui est créée sur l'armature de droite de la capacite 43 quand cette capacité se décharge a travers le transistor 32 est determineevparl'amplitude de la tension qui est appliquée sur l'armature de gauche de la capacité 43. En consequence, si la tension sur l'armature de gauche est importante, la tension négative sur l'armature de droite sera également importante. Donc le temps requis pour que le transistor 47 redevienne conducteur (comme indiqué cidessus) sera plus long que si l'impulsion avait une amplitude inferieure. De même, la charge sur armature de gauche de la capacite 43 sera importante s'il y a un long intervalle de temps entre les ouvertures des contacts platinés du rupteur 28.En consequence, lorsque le moteur tourne rapidement ( un taux éleve de nombre de tours), les intervalles entre les ouvertures des contacts platinés du rupteur 28 seront courts et la charge sur l'armature de gauche de la capacité 43 sera faible. En conséquence, on comprend que, en déterminant correctement les constantes faisant partie du circuit, la synchronisation peut être obtenue de telle façon qu'elle soit directement inversement proportionnelle à la vitesse du moteur, c'est-à-dire aux rotations du vilebrequin. En conséquence, la durée des signaux d'étincellesalternatifs peut être déterminee de façon à maintenir un angle de rotation prédé- terminé du vilebrequin durant lequel le signal d'étincelle du type alternatif existe. REVENDICATIONS 1. Système d'allumage électronique pour un moteur a combustion interne, le dit systeme comprenant des moyens pour produire en continu un signal d'étincelle a haute tension alternative de durée variable, et des moyens pour déclencher et arrêter ledit signal d'étincelle, caractérise en ce qu'il comprend des moyens de commande pour lesdits moyens de commutation electronique, comportant des moyens pour produire un signal de synchronisation cale sur le moteur pour initialiser ledit signal d'étincelle, et des moyens électriques de commande de durée actionnes en reponse audit signal pour agir sur lesdits moyens de commutation électronique pendant un intervalle de temps ayant une durée inversement proportionnelle à la vitesse dudit moteur, de telle façon que'la durée dudit signal d'étincelle coincide avec un angle de rotation sensiblement constant du vilebrequin dudit moteur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour produire un signal de synchronisation calé sur le moteur comprennent les contacts platines du rupteur. 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens électriques de commande de durée comprennent des moyens par circuit électronique incluant une pluralité de transistors. 4. Systeme selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite pluralité de transistors et les moyens par circuit électronique comprennent - un premier transistor dont l'entrée est reliee auxdits contacts platinés du rupteur pour produire une impulsion d'initialisation desdits moyens de commande de la durée, - une capacité dont une armature est reliee à la sortie dudit premier transistor pour transmettre ladite impulsion d'initialisation à l'entrée d'un second transistor, - un troisième transistor dont la sortie est reliée en parallèle avec la sortie dudit premier transistor et dont l'entrée est reliée à la sortie dudit second transistor pour rendre le troisième transistor conducteur pendant toute la période ou ledit deuxième transistor est non conducteur, - un quatrieme transistor relié à un générateur de courant constant alimentant ladite armature de la capacité et une résistance reliée à l'entrée du second transistor pour commander la durée de l'état non conducteur dudit second transistor. 5. Systeme selon la revendication 4, caractérisé en ce qutil comprend un cinquième transistor dont l'entrez est reliée à ladite sortie dudit second transistor et dont la sortie est reliée auxdits moyens de commutation électro- nique. 6. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'allumage électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.