Brevet FR2398192A1 — publié le 19790216

Le nouveau dispositif magnetique qui fait l'objet de l'invention résulte des travaux de Monsieur Gilbert NICOUD. Il est utilise pour l'allumage des moteurs à combustion interne tels que ceux qui assurent la propulsion de véhicules de tous types. L'allumage des moteurs à combustion interne et en particulier de ceux qui sont utilisés dans l'automobile est assuré le plus souvent par des dispositifs connus sous le nom de "DELCO". Dans ces dispositifs, la production des étincelles d'allumage est commandée par l'ouverture d'un circuit primaire au moyen d'un rupteur actionné par une came sur laquelle agit un arbre entrabné par le moteur. L'inconvénient des dispositifs de ce genre est qu'on ne peut éviter une usure lente des contacts du rupteur, ce qui modifie peu à peu le réglage de l'allumage et par conséquent, les conditions de fonctionnement du moteur qui s'éloignent peu à peu de l'optimum. On n'évite pas non plus certains risques de pannes causées par la rupture éventuelle de la commande mécanique du rupteur. Dans le but de palier à ces inconvénients, de nouveaux dispositifs de commande d'allumage ontété développés qui remplacent l'ouverture d'un circuit électrique,par une variation de flux dans un circuit magnétique. Ces dispositifs qui ne comportent ni came ni rupteur se sont révélés beaucoup plus robustes et fidèles que les précédents et sont déjà utilisés depuis plusieurs années, quoique de façon encore limitée. Les figures jointes permettent de mieux comprendre la conception d'un dispositif de commande magnétique d'allumage actuellement utilisé et celle du nouveau dispositif qui fait I'objet de l'invention. La figure 1 est une vue en plan d'un dispositif de commande. magnétique d'allumage de type connu. La figure 2 est une vue en plan d'un dispositif de commande magnétique d'allumage suivant l'invention. On voit sur la figure 1 un mode de réalisation connu de commande ma gnétique de l'allumage d'un moteur à combustion interne à quatre cylindres à quatre temps. Un rotor circulaire en fer doux t11Xtourne autour d'un axe (2) perpendiculaire au plan du dessin. Cet axe est entrainé par le moteur à une vitesse égale au quart de sa vitesse de rotation au moyen d'un réducteur. Le rotor comporte quatre pôles (3), (4), (5), et.(6) identiques répartis uniformément sur la circonférence. Il est placé dans l'entrefer d'un circuit en fer doux dont les branchés t7) et t83Dse terminent par des piles (9) et (10) disposés de part et d'autre du rotor suivant un diamètre.L'écartement des pôles fixes est réglé de façon telle qué lorsqu'ils se trouvent en face des pôles du rotor, 1Cntrefer ne dépasse pas le jeu mécaniquement nécessaire de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres.Un aimant permanent (Il) est inséré dans le circuit magnétique-ainsi qu'un solénoïde [12) qui comporte un noyau en fer doux [13) qui est en contact par une extrémité avec l'aimant (Il) et qui est relié à l'autre extrémité à la branche (8) du circuit magnétique, Il est facile de comprendre que le flux magnétique qui parcourt le circuit de fer doux atteint une valeur maximale chaque fois que deux pâles mobiles du rotor se trouvent simultanément en face des deux pâles fixes (9) et (10) du circutt magnétique.Si au contraire, il n'y a pas de pôle- mobile en face des pâles fixes, la réluctance du circuit de fer -doux atteint au contraire une valeur élevée qui est fonction de la distance entre l'extrémité-de chacun des pâles (9) et (10) et les parois du rotor (1). Dans la pratique, cette distance sera généralement de l'ordre de quelques millimètres à quelques centimètres au maximum pour des raisons de compacité de réalisation. On voit donc que chaque fois que le rotor tourne de 900 à partir d'une position initiale pour laquelle deux pôles mobiles sont en face des deux piles fixes de l'entrefer, le flux magnétique dans le circuit est initialement maximal, puis décroit jursqu'à une valeur minimale, puis croit à nouveau et rejoint la valeur initiale. Ces variations de flux engendrent une force électromotrice alternative dont la courbe représentative mesurée aux bornes (14) et t153 du solénoïde, en fonction du temps,-varie suivant les caractéristiques du solénoide et la vitesse angulaire du rotor. Les valeurs maximales absolues de la force électromotrice produite doivent être suffisantes pour provoquer le fonctionnement de l'allumage. L'expérience pratique a montré que la force électromotrice alternative produite aux bornes du solénoïde se révélait dans certains cas trop faible pour commander de façon satisfaisante le circuit d'allumage. Une telle insuffisance peut par exemple être observée lors de la mise en route du moteur ou encore lors de son fonctionnement au ralenti. Dans les deux cas, la faible vitesse de rotation du rotor entraine des variations de flux relativement lentes et par conséquent, des maxima de force électromotrice de faible amplitude. C'est en recherchant la possibilité d'accroitre cette force électromotrice de commande en vue de remédier à ces inconvénients que l'inventeur a eu l'idée inattendue de réaliser grâce à un circuit magnétique auxiliaire une sorte de court-circuit magnétique qui permet, sans modifier sensiblement la valeur maximale du flux traversant la bobine, de réduire la valeur minimale de celui-ci à un niveau considérablement plus faible que dans le cas du dispositif connu qui vient d'âtre décrit.Ce court-circuit magnétique est réalisé en reliant directement les pôles de l'aimant permanent l'un à l'autre au moyen d'un circuit auxiliaire en fer doux qui ne traverse pas le solénoïde et qui est fermé au moment désiré grâce au passage de deux pâles du rotor en face de deux pâles fixes de ce circuit auxiliaire. Ces deux pâles fixes doivent être disposés de façon que lorsque deux pôles du rotor se trouvent en face d'eux, il existe au contraire un intervalle suffisant entre les pôles fixes du circuit principal et les pâles du rotor qui en sont les plus. proches, pour que la réluctance du circuit principal qui traverse le solénoïde soit grande.On comprend alors que le flux magnétique produit par l'aimant passera pour l'essentiel par le chemin le plus facile, c'est-à-dire celui dont la réluctance sans la plus faible, et que la part résiduelle du flux traversant le solénoïde sera réduite à une valeur extra mement faible. Dans ces conditions, l'expérience -a montré que la variation de flux au cours du fonctionnement du rotor est considérablement accrue et qu'il en est par conséquent de même pour la force électromotrice produite par le solénoïde. Un mode non limitatif de réalisation de l'invention est décrit figure 2. On vdit que le dispositif dé commande magnétique d'allumage représenté comporte les mêmes constituants que le dispositif connu représenté figure 1 et décrit plus haut. Comme dans le dispositif connu, un aimant permanent (16) est entouré d'un circuit magnétique en fer doux qui comporte le noyau t173 d'un solénoïde (18), et les branches (19) et (20) dont les pâles d'extrémités fixes (21) et t22) sont placés de part et d'autre dr..un rotor t233 à quatre pâles (24), (25), (263 et (27).. En plus de ce circuit magnétique, dit circuit principal, on a réalisé conformément à l'invention, un circuit magnétique auxiliaire qui joue le rôle de "court-circuit magnétique" vis-à-vis du circuit principal. Ce circuit magné- tique auxiliaire également en fer doux comporte deux pâles auxiliaires fixes t283 et (29) disposés à une distance angulaire de 900 l'un de l'autre mesurée par rapport à l'axe du rotor, le pôle (28) étant relié à la branche (19) du circuit principal tandis que le pôle (29) est raccordé directement par une branche également en fer doux t303 au pole de l'aimant. opposé à celui auquel est reliée la branche (19-) du circuit principal. On voit que lorsque les pâles du rotor se trouvent dans la position figurée en traits pleins la réluctance du circuit magnétique principal est minimale- car les pâles mobiles du rotor sont en face des pâles fixes de ce circuit et l'entrefer est réduit à quelques dixièmes de millimètres. A ce moment-là, au contraire, la réluctance du circuit auxiliaire est très élevée car ses pâles (28) et (29)- sont éloignés de ceux du rotor. On peut donc dire que dans cette position, presque tout le flux de l'aimant passe par le circuit principal et donc à travers le solénoïde (18). Si au contraire, le rotor tourne dans le sens de la flèche d'une fraction de- tour telle que ses pâles t253 et (26) atteignent les positions représentées en pointillés sur la figure 2 en facedes pâles 1283 et (29), une situation contraire à la précédente se produit : la réluctance du circuit auxiliaire devient minimale tandis que celle du circuit principal est très élevée.Dans ces conditions, le flux magnétique est presque entièrement dérivé danse circuit auxiliaire, et le flux dans le circuit principal est réduit à une valeur extrêmementfaible. Les essais effectués ont montré, que toutes choses égales, par ailleurs, la variation totale du flux dans -le solénoïde était plus de 2 fois plus grande dans le cas du dispositif suivant l'invention-que dans le cas du dispositif classique. C'est ainsi que des mesures de flux magnétique total ont été faites au moyen d'un fluxmètre branché aux bornes drun solénoïde disposé dans un circuit magnétique d'allumage connu du type représenté à la figure 1. Lraimant utilisé dans ce circuit était en ferrite de baryum orientée et avait une induction rémanente-de 38ssO Gauss et un champ coercitif d'induction de 2000 Oersted. Sa section était de 12 x 11 mm et sa hauteur de 5 mm dans la direction d'orientation. Dans ces conditions, la valeur -du flux magnétique total mesurée était de 12.106 Maxwell. On e ensuite réalisé un dispositif suivant l'invention comportant un circuit magnétique auxiliaire jouant le rôle de court-circuit magnétique comme le montre la figure 2 en réutilisant les mimes composants aimant, solénoïde, rotor et circuit principal, ce dernier frétant que légèrement modifié par l'adjonction du circuit auxiliaire. En mesurant à nouveau le flux magnétique total aux bornes du solénoïde, on a alors trouvé une valeur de 30.106 Maxwell, soit 2,5 fois plus forte qua dans le premier cas. Ceci montre les performances considérablement accrues que permet de réaliserKle nouveau dispositif magnétique suivant l'invention. De nombreux autres modes de réalisation du dispositif sont possibles. On peut en particulier en agissant sur la distance angulaire~ qui sépare les pâles du circuit principal des pâles du circuit auxiliaire, rendre dissymétriquesles courbes de décroissance et de croissance du flux et par la même renforcer la pointe- de tension d'une demi-alternance aux bornes du solénoïde par rapport à l'autre. Les pâles du circuit auxiliaire peuvent aussi se trouver diamètralement opposés par rapport au rotor ou bien être à 900 comme dans la figure. De même les pâles du circuit principal peuvent être disposés différemment et le nombre de pôles du rotor peut âtre variable suivant le rapport entre la vitesse de rotation de l'arbre qui l'entraîne et celle de l'arbre moteur et aussi suivant le nombre de cylindres du moteur. De la façon la plus générale, la disposition des pâles mobiles du rotor et celle des pôles fixes des circuits principaux et auxiliaires doit être telle que pour une ou plusieurs positions angulaires déterminées du rotor, on observe en même temps, un flux maximal dans le circuit principal et minimal dans le circuit auxiliaire de court-circuit tandis que pour une ou plusieurs positions angulaires du rotor différentes des précédentes, on observe un flux minimal dans le circuit principal et maximal dans lue circuit auxiliaire. REVEN DI CATIMV 10) Dispositif magnétique pour la commande de l'allumage d'un moteur à combustion interne comportant un rotor muni de pâles entnainé par le moteur qui est placé dans l'entrefer d'un circuit magnétique enfer doux dans lequel sont insérés un aimant permanent et un solénoide pourvu d'un noyau de fer doux caractérisé en ce qu'il comporte un circuit magnétique auxiliaire en fer doux qui réalise une liaison directe, sans passage à travers le solénoide entre les pôles de l'aimant et ceux d'un entrefer auxiliaire dont les pôles sont placés à la périphérie du rotor avec des positions angulaires décalées par rapport à l'entrefer du circuit principal.