Brevet FR2401328A1 — publié le 19790323

La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage pour moteurs a combustion interne. Un système selon l'invention comprend en combinaison, des moyens entraînés par le moteur permettant la formation de chaque étincelle, et des moyens de contrôle sensibles à un ou plusieurs paramètres du moteur pour prolonger chaque étincelle sous certaines conditions de celui-ci. Selon une caractéristique de l'invention, ce dispositif comprend un condensateur se déchargeant dans l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage pour produire ltétincelle, et qui est ensuite connecté à un circuit résonnant contenant ledit enroulement pour prolonger l'etincelle dans certaines conditions du moteur. Selon une autre caractéristique, l'énergie est accumulée alternativement dans deux inducteurs qui , dans certaines conditions du moteur, sont connectes alternativement à une bougie pour prolonger l'étincelle. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, a titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif Les figures i à 3 sont tiroir diagrammes illustrant des circuits correspondant à trois formes d'esécution du dispositif selon l'invonztion. Dans la forme d'exécution faisant référence à la figure i, la batterie il d'un véhicule terrestre présente un paie négatif relié à la masse et un p81e positif relié à une ligne d'alimentation 12. La ligne 12 est reliée à l'une des extrémités de chacun de deux enroulements primaires 13, 14 appartenant respectivement à des bobines d'allumage 15 et 16. Les bobines 15 et 16 comprennent des enroulements secondaires respectivement li et 18, l'une des extrémités de l'enroulement 17 étant reliée par ltintermédiaire d'une pluralité de diodes 19 montéesen série à un distributeur 21 qui fournit les étincelles aux bougies 22, lorsque le moteur est en marche.Une extrémité de l'enroulement 18 est reliée de façon similaire par l'intermédiaire d'un Jeu de diodes 23 au distributeur 21, les diodes 19 et 23 isolant les enroulements secondaires l'un de l'autre. Les autres extrémités des enroulements 13 et 17 sont reliées, et sont associées au collecteur d'un transistor n-p-n 24 tandis que les autres extrémités des enroulements 14 et 18 sont reliées et associées au collecteur d'un transistor n-p-n 25. Les émetteurs des traniistors 24 t 25 sont reliés à la masse, tandis que l'émetteur et la base du transistor 24 sont pontés par une résistance 26 et une diode 27 montés en parallèle, l'émetteur et la base du transistor 25 étant pontés par une rs d stance 28 et une diode 29 en parallèle. La ligne 12 est également mise à la masse par un circuit comprenant en série une résistance 31, un rupteur 32, contrôlé par ltentratnement du moteur et une résistance 33. La jonction du rupteur 32 et de la résistance 33 est reliée à la base d'un transistor n-p-n 34 dont ltémetteur est relié à la masse et dont le collecteur est relié par l'intermédiaire d'une résistance 35 au collecteur du transistor 24. Les bases des transistors 24 et 25 sont reliées à un générateur d'impulsion 36 à forme d'ondes rectangulaire, de telle sorte que lorsque l'un des transistors 24 ou 25 est passant, l'autre est non passant. Le générateur 36 est relié entre la ligne 12 et la masse, une connection à bascule étant faite entre la ligne 12 et le générateur par l'intermédiaire d'une résistance 3i, de telle sorte qu'il soit opérationnel seulement lorsque le rupteur 32 est ouvert, du fait que lorsqu le contact 32 est fermé, la bascule positive n'alimente pas le générateur 36. Mn outre, le générateur 36 reçoit le signal d'entrée d'un dispositif de contrôle li relié d'une part à la ligne 12 et d'autre part à la masse. Le dispositif 37 reçoit les informations de certains paramètres du moteur, par l'intermédiaire de transducteurs, de la manière qui votre décrite plus loin. La bobine d'allumage peut être considérée comme la bobine principale du système d'allumage, si "l'on ne considère par pour l'instant le générateur 36 dont le fonctionnement est le suivant. Lorsque le rupteur 32 est fermé, le courant passe dans la résistance 31 pour rendre passant le transistor 34 de telle sorte que le courant passe de la ligne 12 par l'enroulement primaire 13, la résistance 35 et le transistor 34 vers la masse. Lorsque le rupteur 32 s'ouvre, le transistor 34 devient non passant, et une étincelle est produite de fa çon traditionnelle.Dans ces circonstances, la durée de l'étincelle dépendra de l'énergie stockée dans l'enroulement 13. Afin de contrôler la pollution des gaz d'échappement, il est nécessaire de s'assurer que le mélange air-hydrocarbure est toujours allumé de façon satisfaisante. Il est des cas où le mé lange air-hydrocarbure n'est pas homogène, et il est alors pos sible que la durée de l'étincelle obtenue par une bobine d'allumage traditionnelle soit insuffisante pour que l'allumage se produise. Le but de l'agencement représenté à la figure 1 est de permettre à l'étincelle d'être prolongée jusqu'a une période ma ximale égale au temps pendant lequel le rupteur est ouvert. De ce fait, lorsque le rupteur 32 s'ouvre, l'étincelle est engendrée par la bobine d'allumage 15, de la façon décrite.En même temps, le générateur 36 commence à agir et rend passant le transistor 25 de telle sorte que de l'énergie est stockée dans l'enroulement 14. A untistant antérieur à celui auquel l'étincelle se termine normalement, le générateur 36 rend le transistor 25 non passant, et rend le transistor 24 passant. A cet instant, de l'énergie sera encore emmagasinée dans l'enroulement 13, mais la bobine d'allumage 16 fournit alors de l'énergie à la bougie, tandis que de l'énergie est de nouveau accumulée dans l'enroulement 13. Après une autre période, mais bien avant que toute l'énergie accumulée dans l'enroulement 14 ait été dissipée, le transistor 24 devient non passant et le transistor 25 devient passant, de telle sorte que la bobine d'allumage 15 produit l'étincelle tandis que la bobine d'allumage 16 rétablit la totalité du niveau d'énergie dans 1' enroulement primaire 14. De ce fait, l'étincelle sera prolongée et continuera d'être produite à la bougie Jusqu'à ce que le rupteur 32 se ferme de nouveau, à moins que durant la période pendant laquelle le rupteur 32 est ouvert le dispositif de contrôle 37 produise un signal d'entrée au générateur 36, afin de donner un ordre de fin d'opération de celui-ci. Les conditions dans lesquelles ceci intervient sont déterminées par les particularités du moteurs contrôler. I1 sera apprécié que le dispositif 37 soit un simple systime logique recevant les entrées de différents transducteurs et commandant le générateur 36 lorsque les valeurs d'entrée ont des pourcentages où des quantités déterminées. Avantageusement, chaque fois que le rupteur 32 s'ouvre, lorsque le transistor 25 devient passant pour la première fois, aucune énergie n'est stockée dans l'enroulement 14. Pour cette raison, chaque fois que le rupteur 32 s'ouvre, la première impul sion de sortie du générateur 36 doit être plus longue que les impulsions suivantes. A cet effet, le générateur 36 consiste dans ltetemple précis, en un circuit monostable fournissant des impulsions de type rectangulaire.L'impulsion à bascule agit sur le circuit monostable pour produire une impulsion de sortie de longueur prédéterminée, et lorsque l'impulsion est terminée, le générateur à ondes rectangulaires agit pour produire les impulsions restantes dont la longueur est quelque peu plus courte afin de prendre en compte le fait qu'il y a déjà de l'énergie emmagasinée dans l'enroulement 14. I1 est à noter qu'un générateur à impulsions rectangulaires est préféré à un générateur à impulsions carrées du fait que oi une impulsion carrée est produite suivant l'opération du circuit monostable, les transistors 24 et 25 et les éléments qui leur sont associés seraient équilibre si chaque moitié contribue de manière égale au courant d'étincelle.En s'assurant que l'un des transistors 24, 25 est passant pour une impulsion légèrement plus longue que l'autre, la conception du circuit est facilitée. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, le circuit fonctionne de façon a peu priez similaire, les mêmes éléments portant les mêmes références. Dans ce cas, il n'est prévu qu'une seule bobine d'allumage 44 possédant un enroulement primaire 43 et un enroulement-secondaire i5, dont l'une des eztrémits est connectée aux bougies 22 par l'intermédiaire du distributeur 21, et dont l'autre extrémité est mise à la masse par l'intermédiaire de la résistance 51.Les enroulements 13 et 14 de la figure 1 sont maintenant des inducteurs de stockage d'énergie et leurs extrémités supérieures sont connectées aux extrémités de l'en- roulement 43 par l'intermédiaire des diodes 41 et 42 quoique la diode 42 puisse être supprimée. La résistance 35 assure le retour au collecteur du tran d gtor 24 par la diode 41. Le montage an série de la diode 41 et de l'enroulement 13 est ponté par trois résistances 52, 53, 54 en série, la résistance 2 étant connectée à l'anode d'un thyristor 55 dont la cathode est reliée à la jonction des résistances 53 et 54.Le montage en série de la diode 42 et de l'enroulement 14 est ponté par les trois résis- tances en série 56, 22, 58, la résistance 56 étant connectée a l'anode d'un thyristor 59 dont la cathode est reliée à la jonction des résistances 57, 58. Tandis que dans la forme d'exécution conforme a la figure 1, les enroulements 13 et 14 transfèrent leur énergie à leurs enroulements secondaires respectifs li et 18, dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, les anroulements 13 et 14 transfèrent leur énergie aux bougies par l'intermédiaire de la bobine 44. En dehors de cela, le fonction nement est similaire à celui décrit en référence å la figure 1. Le générateur d'impulsions 36 consiste également en un circuit monostable avec un générateur d'impulsions rectangulaires, étant à noter qu'il existe une boucle de retour vers le générateur 36 depuis la résistance 51 afin de faire varier le taux dtimpulsions de la sortie de forme rectangulaire et procurer une compensation automatique des variations de courant. Les thyristors 55, 59 et les résistances qui leur sont associées protègent les transistors 24, 25. Un certain nombre de modifications peuvent avantageusement autre apportées aux agencements décrits. Par exemple, au cours du démarrage, il peut être souhaitable de court-circuiter tout ou partie de la résistance 35 et une partie de la résistance 31 afin d'obtenir une première étincelle satisfaisante. En même temps, il peut être intéressant de réduire la fréquence d'opéra tions du générateur 36, de telle sorte que les valeurs de courant dans les enroulements 13 et 14 soient maintenus sensiblement constantes.En outre, bien qu'un rupteur 32 soit représenté aux fi-gures 1 et 2, la fréquence de fonctionnement pourrait être purement électronique et obtenu à partir d'un signal du calculateur 37 inversant l'opération du générateur 36 qui produirait une troisième information de sortie afin de changer l'état du transistor 24, en éliminant le transistor . Si l'on se réfère maintenant à l'exemple représenté à la figure 3, une batterie 61 d'un véhicule possède un p8le négatif connecté à une ligne d'alimentation 62 qui est mise à la masse, et un pôle positif connecté à un circuit d'alimentation 63. I1 est également prévu un oscillateur 64 et un ensemble de contrôle 65.Le circuit 63 assure selon les besoins une alimentation à 300 Volts, à une ligne 66 et une alimentation en 100 Volts à une ligne 67. Le voltage sur la ligne 67 est stabilisé par un condensateur 68 monté entre les lignes 67, 62 la ligne 67 étant connectée aux collecteurs de deux transistors n-p-n 69 et 71, le transistor 69 ayant sa base et son émetteur reliés par l'intermédiaire d'un second enroulement 72 d'un transformateur 73 dont l'enroulement primaire 74 est relié à la sortie de l'oscillateur 64.L'émetteur du transistor 69 est relié à la base du transis- tor 71 et est en outre connecté, par une résistance 75 à laémet teur du transistor fl. L'émetteur du transistor 71 est également connecté à un point du circuit identifié par la référence 76. Le point 76 est relié aux collecteurs d'une paire de transistors n-p-n 77, 78 La base zt l'émetteur du transistor 71 sont reliés par un second enroulement 79 du transformateur 76, l'émetteur du transistor 77 étant relié à la base du transistor 78 et étant en outre relié par une résistance 81 à l'émetteur du transistor 78, tandis que l'émetteur du transistor 78 est lui-même relié a la ligne 62. Le point 76 est connecté au collecteur du transistor 71 par l'intermédiaire d'une diode 82, et à l'émetteur du transistor 78 par une diode 83. Le point 76 est en outre relié à la ligne 62 par un circuit comportant en série un condensateur 84, l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage 86 dont l'enroulement secondaire est connecté aux bougies du moteur de façon traditionnelle, la ligne anode-cathode du thyristor 88 étant pontée par une diode 89. La porte du thyristor 88 est reliée par une résistance 91 à la ligne 62. L'unité de contrôle 65 fournit une information de sortie sur deux lignes 92 et 93, le montage étant réalisé de telle ma nière que lorsqu'il y a un-potentiel positif sur l'une des lignes 92, 93 > l'information de sortie est à un potentiel négatif sur l'autre liste. Il est à noter que la partie positive du voltage sur la ligne 93 doit être légèrement retardée par rapport à que celle sur la ligne 92 afin de disposer d'un temps suffisant pour/ le thyristor 88 devienne passant avant que la ligne 66 passe à un potentiel positif.La ligne 92 fournit un signal d'entrée, à l'oscillateur 64, et est également couplée à la porte du thyristor 88. La ligne fl fournit une information d'entrée au cirr cuit 63, et est également connectée à la base du transistor 78. L'unité de contrôle 65 reçoit des informations d'entrée en provenance du moteur, et au moment où l'étincelle est à son début, l'unité 65 agit de façon à ce que la ligne 92 soit à un potentiel positif et la ligne 93 soit a un potentiel négatif. Dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, la durée de l'étincelle peut être étendue, et l'unité 65 détermine la longueur requise de l'étincelle , et assure l'alimentation de la ligne 92 à une valeur négative et de la ligne 93 à une valeur positive du potentiel lorsque l'étincelle doit se terminer. -Afin de comprendre l'opération, il faut considérer la situation juste avant que la ligne 92 soit alimentée par un signal positif pour produire une étincelle. A ce moment, du fait que la ligne 92 n'est pas à un potentiel positif, I'oscillateur 64 est inopérant et le thyristor 88 est non passant. La ligne 93 est à un potentiel positif, de telle sorte que le transistor 78 est passant et que le circuit 63 de fourniture de puissance est commuté pour fournir de la puissance à la ligne 66. Le transistor 71 est non passant et le condensateur 84 est chargé par l'intermédiaire de la résistance 94 reliant la ligne 66 à l'anode du thyristor 88, à l'enroulement 85, au point 76 et au transistor 78. I1 est à noter que le condensateur 84 est chargé à approximativement 200 volts. A l'instant où l'étincelle est requise, la ligne 92 passe à un potentiel positif tandis que la ligne 93 passe à un potentiel négatif. I1 n'est plus fourni de puissance à la ligne 66 et le transistor 78 devient non passant. Le signal positif sur la ligne 92 provoque la mise. en fonctionnement de l'oscillateur 64 et la mise en position passante du thyristor 88. L'oscillateur rend non passant les transistors 69, 71, de telle sorte que le point 76 est relié à la ligne 67 d'alimentation en 100 volts, et que le voltage dans ltenroulement primaire 85 aug- mente immédiatement jusqu'a approximativement 400 volts.Le condensateur 84 se décharge rapidement dans l'enroulement primaire 85, le thyristor 88 et le transistor 71 pour fournir une étincelle d'une énergie substantielle. L'oscillation continue par 1 'enroulement 85, la diode 89 et la diode 82 pour inverser la charge de la capacité 84, rendre noipassant le thyristor 88 et prolonger l'étincelle. A cet instant, l'oscillateur 64, rend non passant les transistors 69 et 71 et rend passant les transistors 71 et 78.Le condensateur 84 se décharge maintenant danse transistor 78, la diode 89 et l'enroulement primaire 85 pour prolonger l'étincAlle et inverser les charges par l'intermédiaire du thyristor 88 qui peut maintenant de nouveau assurer la conduction du fait qu'il a été actionné. Cette séquence d'opérations continue tant que l'unité 65 produit un signal de sortie et de cette façon la durée de l'étincelle sera allongée d'un proportion dépendant des valeurs d'entrée fournies à l'unité 65. La valeur du courant d'étincelles peut être contrôlée par modulation de la fréquence de la sortie de l'oscillateur et par suite en modifiant l'impédance effective soumise à l'oscilla- teur. Le voltage de surmodulation a a la résonnance de la capa cité secondaire du transformateur avec inductance de fuite peut autre utilisé pour produire une tension de réamorçage dans la mesure où le courant d'étincelle chuterait. Cependant, si un oscillateur à ondes rectangulaires à fréquence fixe est utilisé, en choisissant une fréquence qui est le tiers de la fréquence de résonnance de la capacité secondaire et de l'inductance de fuite, la tension de réamorçage peut être améliorée. Dans ce cas, la va leurS du courant d'étincelles pourrait varier en introduisant en série des résistances à celles du circuit primaire du traniforma- tour. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des moyens d'initiation de chaque étincelle commandés par le moteur, et des moyens de contrôle réceptifs à un ou plusieurs paramètres du moteur pour prolonger chaque étincelle sous certaines conditions de celui-ci. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux inducteurs, des moyens pour transférer l'é- nergie stockée dans chaque inducteur lorsque le courant passe par leur intermédiaire dans un circuit d'allumage, des moyens commandés par le moteur pour initier et interrompre le passage du courant à travers un inducteur pour produire chaque étincelle et des moyens de contrôle opérant sous certaines conditions du moteur pour initier et interrompre alternativement le courant dans les inducteurs pour prolonger chaque étincelle. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque inducteur est l'enroulement primaire d'une bobine allumage traditionnelle dont l'enroulement secondaire possède une extrémité connectée par l'intermédiaire d'une série de diodes à un point appartenant à un circuit d'étincelles. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'enroulement secondaire de la bobine d'allumage dont ltenroulement primaire forme un inducteur est reliée par l'intermédiaire d'une résistance à la ligne collecteur-émetteur d'un transistor, à une borne d'une source d'alimentation, l'enroulement primaire qui lui est associé étant connecté entre ladite autre extrémité de l'enroulement secondaire et l'autre borne de la source d'alimentation, les moyens commandés par le moteur contrôlant le voltage règnant à la base dudit transistor. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre extrémité de chaque enroulement secondaire est relié à la première source d'alimentation par la ligne collecteur-émetteur d'un autre transistor, les bases de ces autres transistors étant connectées aux moyens de contrôle afin de réaliser des opérations alternées desdits transistors. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les inducteurs sont reliés à une borne d'alimentation à l'une de leurs extrémités et sont reliés entre eux à leuis extré mités opposées par l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage, qui a un enroulement secondaire dans le circuit d'allumage, au moins une diode étant prévue pour éviter le passage du courant dans une direction à travers l'autre inducteur lorsque le premier de ceux-ci a son extrémité précitée connectée a l'autre borne d'alimentation sous le contrôle des moyens entraînés par le moteur. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un transistor dont la ligne collecteur-émetteur relie ladite extrémité opposée du premier inducteur à l'autre borne d'alimentation, les moyens d'entralnement commandés par le moteur contrôlant le voltage appliqué à la base dudit conducteur. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux autres traisistors dont les lignes collecteur -émetteur connectent les extrémités opposées des inducteurs à 11 autre borne d'alimentation, les moyens de contrôle opérant alternativement sur les transistors suivant les conditions de fonctionnement du moteur. 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur qui est normalement chargé et déchargé dans l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage sous le contrôle des moyens entraidée par le moteur, ces moyens de contrôle dans certaines conditions du moteur réalisant la connection dudit condensateur après décharge normale dans un cir- cuit résonnant comprenant ledit enroulement primaire pour prolonger l'étincelle. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le condensateur est rechargé cycliquement par un oscillateur, dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, la durée pendant laquelle l'oscillateur continue d'osciller déterminant la durée de l'étincelle. Il - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'oscillateur est actionné à une fréquence qui est un multiple entier ou un sous-multiple de la fréquence naturelle du circuit de résonance 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'oscillateur est contrôlé par un circuit réceptif à au moins un paramètre du moteur, ledit circuit de contrôle déterminant la fréquence de l'initiation et de la durits des oscillations.