Brevet FR2359988A1 — publié le 19780224

La présente invention se rapporte à un procédé d'alunage élec- tronique pour moteurs k combustion interne k allumage commandé et au dispositif de mise en aarrrre de ce procédé. On sait que dans les moteurs k allumage commandés l'allumage est obtenu par l'action d'une étincelle éclatant entre les deux électrodes d'une bougie sous l'action d'une différence de potentiel Levée de plusieurs milliers de volts. Cette différence de potentiel apparat au secondaire d'une bobine de Ruhmkorff dont le primaire est soumis à des interruptions brusques du courant qui le traverse. Ces interruptions sont obtenues à l'aide d'un rupteur dont la position ouverte ou vermée est commandés par un organe lié à la rotation du moteur. Dans la presente invention, ces fonctions sont conserves mais la forme des signaux fournis par le rupteur est modifiée par un relais électronique k signaux de temps de montée et descente de l'ordre de la nicroseconde. Ceci k l'avantage de réduire le temps de commutation du courant dans la bobine créant ainsi des tensions électriques beaucoup plus élevées qu'avec le montage classique. D'autre part le courant traversant le rupteur est considérablement réduit ce qui augmente la durée de vie dudit rupteur. De plus 1'allumage du.moteur devient beaucoup plus souple, ce qui réduit la irSquence des réglages requis. Enfin, la pollution est réduite par le fait que l'on peut fonctionner au ralenti avec des mélanges moins riches, ce qui a par ailleurs un effet sur la réduction de la consommation globale du véhicule. Le procédé selon l'invention dans lequel on utilise en série un rupteur et une bobine de RuhikorBi en vue de la production d'étincelles pour l'allumage d'un mélange air hydrocarbures dans un moteur B allumage commandé est caracterisé en ce que l'on couple le rupteur et la bobine de Ruhmkorff au travers d'un ensemble élec- tronique à commutation rapide, le dit ensemble comprenant un détec- teur de seuil de tension électrique, un inverseur de fonction raccordé audit détecteur et un amplificateur de courant raccordé audit inverseur de fonction. Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, le procédé est oaract8risé en ce que l'alimentation de l'ensemble électronique à commutation fapide est réalisée à travers le primaire de la bobine de Riihmkorff constituant la charge dudit ensemble blectronique à commuxiation rapide0 Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, celui-ci est caractérisé en ce que l'ensemble électronique à commutation rapide est relié en trois points au dispositif d'allumage, le premier au primaire de la bobine de Ruhmkorff, le second au rupteur et le troisième à la masse. L'ensemble électronique à commutation rapide délivre deux niveaux de courant au travers de la bobind, l'un qui correspond à son impédance propre en continu lorsque le rupteur est en position fermée, l'autre quasi nul lorsque le rupteur est en position ouverte. Le passage du courant élevé à un courant nul provoque un extracourant de rupture dans la bobine ce qui entraîne une tension instantanée élevée, ce qui se traduit au secondaire de la bobine par une très haute tension (plusieurs dizaines de kilovolts). Cette commutation est obtenue par le passage de la position à vermée à la position ouverte du rupteur, ce qui provoque/ùn certain niveau de tension déterminé par le seuil du détecteur de seuil de tension l'apparition en sortie de celui-ci d'une polarité qui change le type de conduction de l'inverseur de fonction qui, k son tour, assure le blocage de l'amplificateur de puissance, ce gui provoque ltarrEt du courant dans le primaire de la bobine de Ruhmkorff, développant un extra courant de rupture, ce qui se traduit par une tension instantanée élevée et l'apparition de la très haute tension au secondaire. Le temps de commutation est rendu indépendant du temps de commutation du rupteur et se trouve être de l'ordre de la microseconde. On obtient ainsi des temps de commutation 10 à 1000 fois plus courts qu'avec le rupteur mécanique et ce temps est indépendant du régime du moteur. Il en-résulte des étincelles de caractéristiques constantes. Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, celui-ci est caracterisé en ce que la tension de sortie de l'ampli fixateur de puissance est utilisé pour assurer le blocage de l'ensemble constitué par le détecteur de seuil de tension, l'inverseut de fonction et ltampliticateur de puissance, Ceci permet en particulier ltutilisation des surtensions au primaire de la bobine pour parfaire le blocage de l'ensemble électronique. Suivant une autre caractéristique du procédé selon ltinvention, celui-ci est caractérisé en ce que les surtensions engendrées par les extra courants de rupture et apparaissant entre le collecteur et l'émetteur de l'élément de sortie de l'amplificateur de puissance sont limitées par deux éléments en parallèles, l'un pour les surtensions transitoires courtes, l'autre pour les surtensions transitoires plus longues. L'invention concerne également le dispositif susceptible de mettre en oeuvre le procédé suivant la présente invention. Ledit dispositif comprenant un rupteur commandé par le moteur et une bobine de Ruhakorti est caractérisé en ce qu'il comporte entre le dit rupteur et la dite bobine un ensemble électronique constitué par un détecteur de seuil de tension k commutation rapide connecté k un étage inverseur de fonction, dont la tension de sortie est limitée, lequel est connecté à un amplificateur de puissance dont la sortie est d'une part reliée à la borne positive de la batterie au travers du primaire de la bobine de Ruhmkorf f et d'autre part à une ligne interne d'alimentation des différents éléments de l'ensemble électronique à savoir détecteur de seuil, inverseur de fonction, emplificateur de puissance, la dite ligne créant une réaction de la sortie de l'amplificateur sur ensemble Vlectroni- que. Suivant une autre caractéristique de l'inrention, le dispositif est caractérisé en ce que le détecteur de seuil de tension est réalisé par un ensemble à deux transistors à réaction d'émetteur, la base du premier étant commandée par la position du rupteur et par une résistance alimentée par lalsortie de l'ampliiicateur de puissance, le collecteur du premier transistor alimenté par une autre résistance reliée d'autre part k la sortie de l'amplificateur de puissance étant relié k la base du second transistor, les deux émetteurs reliés entre eux étant reliés à la masse au travers d'une résistance de faible valeur, la dite résistance améliorant la sites- se de basculement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que ltentrée de l'inverseur de fonction est reliée directement à la sortie du détecteur de seuil de tension ctest-à-direS sans ltintermédiaire d'une capacité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que l'inverseur de fonction est réalisé par un transistor alimenté par son ctllecteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au plus trois bornes de liaison avec l'extérieur0 Suivant une autre caractéristique de 11 invention, le dispositif est caractérisé en ce que l'amplificateur de puissance est un montage Darlington à au moins deux transistors. L'invention sera mieux comprise dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation décrit au regard de la figure unique jointe. Le rupteur 1 peut prendre 2 positions l'une ouverte, l'autre fermée suivant que les contacts sont écartés ou plaqués l'un contre l'autre. Un contact est relié à la masse alors que le second est relié à la base du transistor-2 et à une borne de la résistance 3. Le collecteur du transistor 2 est relié à la base du transistor 4 et à une des bornes de la résistance 6. L'émetteur du transistor 2 est relié k l'émetteur du transistor 4 et les deux émetteurs sont reliés à la résistance 5 dont la seconde borne est à la masse0 Le collecteur du transistor 4 est relié à la base du transistor 9 et à une des bornes de la résistance 7. L'émetteur du transistor 9 est à la masse. Le collecteur du transistor 9 est relié à la base de l'élément d'entrée du montage Darlington il et à la résistan e 8. L'entrée du Darlington 11 est protégé des surtensions par uneldiode Zener 10. Les secondes bornes des résistances 3, 6, 7 et 8 sont reliées au travers de la ligne 14 au collecteur de montage Darzington 11. Ce dernier est également relié au primaire 15 de la bobine de Ruhmkorf. L'émetteur du montage Darlington 11 est relié à la masse. Les limiteurs de tension' 12 de préférence au carbure de silicium et 13 à lampes néon protègent la sortie du montage Darlington contre les surtensions. On limite la valeur minimum entre 100 et 400 volts Le noyau 16 de la bobine supporte en plus du primaire 15 le second daire 17 aux bornes 18 duquel apparaissent les hautes tensions créant des étincelles. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Ensemble des deux transistors 2 et 4 et des résistances.3, 6 et 7 fonctionne comme un détecteur de seuil de tension dont la réaction positive lui permettant de fonctionner en tout ou rien est assurée parla résistance 5. Ceci se traduit par la présence ou l'absence d'une polarité sur la base du transisbt 9. On appelle fonction la suite des polarités positives et nulles apparaissant sur la base du transistor 9. Cette fonction est inversée par le transistor 9. après inversion de la fonction, la polarité apparaissant sur le collecteur de 9 rend conducteur ou bloqué le montage Darlington 11. En particulier le passage de ltétat conducteur à l'état bloqué du Darlington Il provoque une brusque variation du courant passant au travers du primaire de la bobine 15. Cette variation brusque du courant crée un extra courant de rupture qui engendre une tension élevée. Celle-ci se répercute dans le secondaire de la bobine en une tension très élevée qui provoque l'étincelle. La tension dont le niveau déclenche le détecteur de seuil de tension est définie par le pont électrique constitué par la résistance 3 et la résistance entre la base du transistor 2 et la masse. Co,me cette dernière est quasi nulle lorsque le rupteur est fermé, le détecteur bascule au voisinage de la tension de barrière du transistor 2 soit 0,7 volts environ pour un transistor au silicium. Le limteur de tension au carbure de silicium procure l'avantage de voir la tension de limitation diminuer avec la température, ce qui est très favorable pour la protection de l'amplificateur 11. Les ampoules néon ont une triple fonction i) indicateur de ionctionnement 2) limiteur de surtension 3) sécurité en cas de coupure accidentelle de la charge constituée par le primaire de la bobine. Le nombre d'ampoules néon en série dépend de la tension maximum de fonctionnement choisie. REVEND I C ÀT IONS I Procédé d'allumage électronique pour les moteurs à allumage commandé dans lequel on utilise en série un rupteur et une bobine de Rt1h.korff en vue de l'allumage d'un mélange aux hydrocarbures caractérisé en ce que l'on couple le rupteur et la bobine de Ruhkorff au travers d'un ensemble électronique à commutation rapide, ledit ensemble comprenant un détecteur de seuil de tension électrique, un inverseur de fonction raccordé au dit détecteur et un amplificateur de puissance raccordé au dit inverseur de fonction. II Procédé suivant la revendication I caractérisd en ce mentation de l'ensemble électronique est réalise au travers du primaire de la bobine de Ruhmkorff. III Procédé suivant la revendication II caractérisé en ce que lten- semble électronique est raccordé en trois points au dispositif d'allumage, le premier au primaire de la bobine de Ruhmkorit, le second au rupteur, le troisième à la masse. IV Procédé suivant la revendication I caractérisé en ce que l'on utilise la tension de sortie de l'amplificateur de puissance pour assurer le blocage de l'ensemble électronique constitué par le détecteur de seuil, l'inverseur de fonction et l'amplificateur de puissance. V Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus comprenant un rupteur commands par le moteur et une bobine de Ruhikorff caractérisé en ce'qu'il comporte entre le dit rupteur et la dite bobine un ensemble électronique à commutation rapide constitué par un détecteur de seuil de tension connecté à un étage inverseur de fonction dont la tension de sortie est limitée par une diode Zener, lequel est connecté k un amplificateur de puissance dont la sortie est reliée d'une part à la borne positive de la batterie au travers du primaire de la bobine de Ruhmkorfi et d'autre part à une ligne interne d'alimentation des différents éléments de l'ensemble électronique, à savoir détecteur de seuil de tension, inverseur de fonction, amplificateur de puissance, la dite ligne créant une réaction de la sortie de I'amplificateur sur l'ensemble élec tronque VI Dispositif suivant la revendication V caractérisé en ce que le détecteur de seuil de tension est réalisé par un ensemble de deux transistors à réaction d'émetteur, la bme du premier transistor étant reliée au rupteur et à une résistance alimentée par la sortie de l'amplificateur de puissance9 le collecteur du premier transistor alimenté par une autre résistance reliée d'autre part à la sortie de l'amplificateur de puissance étant relié à la base du second transistor, les deux émetteurs reliés entre eux étant reliés à la. masse au travers d'une résistance de faible valeur, la dite résistance améliorant la vitesse de basculemeqt. VII Dispositif suivant la revendication V caractérisé en ce que l'inverseur de fonction est réalisé à l'aide d'un transistor alimenté par son collecteur. VIII Dispositif suivant la revendication VII caractérisé en ce que ltentrée de l'inverseur de fonction est reliée directement à la sortie du détecteur de seuil de tension, c'est-à-dire sans l'intermédiaire d'une capacité. IX Dispositif suivant la revendication V caractérisé en ce que l'amplificateur de puissance est un montage Darlington à deux transistors. X Dispositif suivant les revendications V à IX caractérisé en ce qu'il comporte au plus trois bornes de liaison avec l'extérieur.