Brevet FR2466632A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne des circuits d'allu- mage pour des moteurs à combustion interne dont les cycles de combustion sont déclenchés par des étincelles et, en particulier, des circuits d'allumage dans lesquels l'étincelle est déclenchée par commutation d'un dispositif électronique tel qu'un transistor. Les circuits d'allumage classiques pour de tels moteurs à combustion interne sont baséssur l'utilisation d'une bobine d'allumage dans laquelle le courant traversant l'enrou- lement primaire est interrompu par ouverture et fermeture d'un interrupteur connecté en série aveccelui-ci. La chute de tension engendrée à l'ouverture des contacts de l'interrupteur induit une impulsion de tension élevée dans l'enroulement secondaire de la bobine d'allumage. Cette impulsion est envoyée à une bougie d'allumage, normalement par l'intermé- diaire d'un distributeur d'allumage, pour déclencher une combustion dans la chambre de combustion correspondante du moteur. Des agencements d'interrupteurs connus ontun certain nombre d'inconvénients et la mise au point de composants semi-conducteurs fiables ces dernières années a permis de les remplacer souvent par des commutateurs électroniques. L'introduction de ces circuits d'allumage transistorisés a conduit à des conceptions comportant une commande relativement compliquée de la fréquence des étincelles, par exemple en rapport avec la vitesse et la charge du moteur. Une telle disposition est décrite dans le brevet anglais nO 1 481 683, o des impulsions de commande du déclenchement d'étincelles sont produites en réponse à la vitesse et la charge du moteur. Un transistor en série avec l'enroulement primaire de la bobine d'allumage est bloqué à la fin de chaque impulsion de commande pour déclencher des étincelles. Puisque le circuit est agencé pour engendrer des impulsions de commande pendant une période de temps essentiellement indépendante de la vitesse du moteur (au moins dans une gamme de vitesses de moteur), on évite la plupart des difficultés rencontrées pour parvenir à déclencher efficacement des étincelles à des vitesses de moteur très élevées ou très basses. On peut ainsi faire en sorte que.les étincelles se produisent à l'instant le plus optimal du cycle du moteur. Dans certains pays, on exige que les circuits électriques de moteur à combustion interne puissent supporter des surtensions d'appoint au démarrage pendant des périodes de temps prédéterminées. Par exemple,en Angleterre, il est exigé que ces circuits supportent des tensions jusqu'à 36 volts pendant des périodes au moins égales à une minute. Les. circuits ne doivent pas être détériorés par ces tensions élevées et l'allumage doit s'effectuer de façon satisfaisante dans ces conditions de surtension. Ces surtensions au démar- rage se produisent normalement quand le moteur est relié à une source extérieure d'alimentation électrique, par exemple au moyen de conducteurs "volants". Il n'est pas rare d'utili- ser des tensions d'alimentation jusqu'à 36 volts, notamment quand le moteur est neuf. On sait qu'il faut prévoir une certaine protection des composants sensibles. d'un circuit d'allumage dans le cas de surcharges. Par exemple, les circuits représentés dans le brevet cité plus haut, no 1 481 683 comprennent une dispo- sition à diode Zener pour protéger le transistor d'excitation ou de commutation contre des tensions de surmodulation produites dans la bobine d'allumage lors de la génération d'étincelles. Cependant, ces circuits n'offrent pas de protection contre des surcharges résultant de tensions d'alimentation anormalement élevées. Un objet de la présente invention est de fournir une protection contre une surcharge d'alimentation dans des circuits d'allumage en détectant le courant dans l'enroulement primaire de la bobine d'allumage et, quand celui-ci atteint une limite supérieure de sécurité prédéterminée, en déclen- chant des étincelles de façon à dissiper l'énergie stockée dans la bobine. Selon la présente invention, il est prévu un circuit d'allumage pour un moteur à combustion interne à allumage par étincelles, dans lequel le courant dans un enroulement primaire d'une bobine-d'allumage est interrompu par un dispositif électronique, ce circuit comprenant un moyen pour détecter le courant traversant l'enroulement primaire et pour produire un signal quand ce courant atteint un niveau prédéterminé, et un moyen pour changer l'état du dispositif électronique en réponse à ce signal de façon à supprimer le courant d'enroulement primaire et à engendrer une étincelle. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figure 1 est un schéma de circuit électrique-d'un exemple de réalisation de la présente invention; et Figure 2 est une-représentation de formes d'onde électrique qui se produisent en différents points du circuit de la Figure 1. Sur la Figure l, on a représenté un circuit d'allu- mage pour un moteur à combustion interne à allumage par étincelles, qui peut être utilisé avec le système de commande d'allumage décrit dans le brevet anglais no 1 481 683. Un transistor de commutation 2 est connecté en série avec l'enroulement primaire 4 d'une bobine d'allumage dont l'en- roulement secondaire 6 forme la ligne de tension élevée du Icircuit d'allumage et est relié classiquement à des bougies d'allumage par un distributeur (non représentés). Une résistance 8 relie l'émetteur du transistor 2 au fil de masseitandis que l'extrémité de l'enroulement primaire éloignée du transistor 2 est connectée à une source d'alimen- tation électrique, normalement une batterie de + 12 volts, cette tension pouvant atteindre + 36 volts dans des conditions d'appoint au démarrage. Le transistor 2 est commuté par l'intermédiaire d'une résistance de base 10 recevant un signal de commande d'une borne 12. La fréquence et la durée de ces signaux de commande influencent l'efficacité de génération d'étincelles et donc le fonctionnement du moteur. Dans l'exemple de réalisation décrit, ils proviennent d'un circuit de commande tel que celui décrit dans le brevet no 1 481 683 précité. Le signal d'émetteur du transistor 2 est envoyé à un comparateur 14 dont une borne séparée reçoit un signal de référence, VREF. La sortie du comparateur est utilisée pour remettre à zéro un compteur 16 et une bascule 18 de type D. La sortie 5 du compteur envoie des signaux d'horloge à la bascule 18 et ce compteur reçoit lui-même des signaux d'horloge CK qui seront décrits plus en détail dans la suite. L'entrée D de la bascule 18 reçoit une tension d'alimentation VDD Le signal de commande provenant de la borne 12 est envoyé à deux portes NI à connexion croisée-20, directement et par l'intermédiaire d'un inverseur 22. Une des portes 20 reçoit le signal de sortie Q de la bascule 18. En fonctionnement, des signaux de commande attei-; gnent la borne 12 sous la forme d'impulsions pour déclencher et commander la production d'étincelles. A titre d'illustration, on peut supposer que les impulsions sont positives, l'appari- tion d'une telle impulsion rendant le transistor 2 conducteur et amorçant ainsi un courant dans-l-'enroulement primaire 4. Quand l'impulsion de commande passe à un niveau bas, le transis- tor 2 est bloqué et la chute de'courant dans l'enroulement primaire induit la tension élevée dans l'enroulement secondaire 6 afin de déclencher une-étincelle. La durée de chaque impulsion de commande positive influence la grandeur de la tension élevée induite tandis que la fréquence de cessation de chaque impulsion détermine l'instant exact de production d'étincelles dans le cycle du moteur. La production de ces impulsions de commande est décrite en détail dans le brevet cité plus haut. Une tension d'alimentation excessive, par exemple, d'environ 36 volts, soumet la bobine d'allumage et le transis- tor 2 à un courant et une surcharge thermique élevés pouvant produire une détérioration irréversible. Selon la présente invention, ces risques sont supprimés par la production d'étincelle dès que le courant de bobine d'allumage-atteint une valeur prédéterminée pendant la période de temps o le courant passe dans l'enroulement primaire 4. Cela empêche une dissipation supplémentaire dans la-bobine et dans le transis- tor 2 et limite l'énergie maximum des étincelles à une valeur 2466632' telle que la bobine et le transistor fonctionnent bien dans leurs domaines de fonctionnement fiable. Différentes formes d'onde convenables sont repré- sentées sur la Figure 2 qui montre d'abord le système en fonctionnement normal à 12 volts et ensuite dans des conditions d'appoint au démarrage ou une surcharge peut se produire. Les différentes formes d'onde'sont représentées aux points (A) à (F) de la Figure 1. Pour empêcher une surcharge telle que décrite, la tension de référence VREF est fixée à une valeur telle que le comparateur 14 soit conducteur quand la limite supérieure la plus sure qui puisse être permise dans le courant d'enroulement primaire est atteinte. La sortie du comparateur (C) passe à un niveau haut et remet à zéro le compteur 16 et la bascule 18. La sortie Q de la bascule 18 invalide ensuite prématurément les impulsions de commande (A) à la borne 12 (pour produire une forme d'onde (E)), engendrant ainsi l'étincelle (F). Le compteur 16 maintient une action d'invalidation prioritaire pour d'autres cycles d'allumage pendant une période de temps déterminée par la capacité du compteur et par la fréquence des signaux d'horloge CK de sorte que, si la vitesse du moteur augmente pendant une surcharge, la fréquence des étin- celles n'excède pas une valeur déterminée par le délai. Du fait que les conditions de surtension au démarrage décrites ci-dessus sont créées normalement par des connexions, extérieures à la source d'alimentation du moteur, le véhicule dans lequel le moteur est placé est immobile et une limitation de vitesse n'a pas de conséquence mais détermine utilement une limite supérieure de dissipation d'énergie pour tout le système d'allumage. Typiquement, la durée d'invalidation déterminée par le compteur 16 est telle que le moteur ne puisse pas dépasser une vitesse de 1500 tours/minute dans des conditions de surcharge, et la capacité du compteur ainsi que la fréquence de signaux d'horloge CK sont sélectionnées en conséquence. Bien qu'avec le circuit décrit l'étincelle soit déclenchée dans des conditions de -surcharge légèrement avant l'instant autrement désiré dans le cycle du moteur, cela ne se produit que lorsque le moteur tourne lentement (à une vitesse inférieure à 1500 tours/minute) et l'erreur sur le réglage de l'avance à l'allumage représentée par TADV sur la Figure 2) est négligeable. - Bien que le circuit d'allumage ait été décrit en se référant en particulier aux signaux de commande de transistor de commutation intervenant dans le brevet précité no 1 481'683, cela n'est pas essentiel et l'invention s'applique également à d'autres circuits électroniques d'allumage dans lesquels des impulsions de commande sont utilisées pour commuter le composant semi-conducteur et engendrer des étincelles. 2466632' REVENDICATIONS 1. Circuit d'allumage pour un moteur à combustion interne à allumage par étincelles, caractérisé en ce que le courant dans un enroulement primaire (4), d'une bobine d'allumage est commandé par un dispositif électronique (2) et en ce que ledit circuit comprend un moyen (14) servant à détecter le courant traversant l'enroulement primaire et à produire un signal quand le courant atteint un niveau pré- déterminé, et des moyens (16, 18, 20) pour faire changer d'état le dispositif électronique en réponse audit signal de façon à couper le courant d'enroulement primaire et engendrer une étincelle. 2. Circuit d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 'ledit moyen de détection comprend un comparateur (14). 3. Circuit d'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur (14), est agencé pour comparer la tension aux bornes d'une charge connectée-en série avec ledit enroulement primaire ( 4) à une tension de référence prédéterminée VREF. 4. Circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif électronique (2) est un transistor bipolaire ou à effet de champ connecté en série avec l'enroulement primaire (4). 5. Circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens (16, 18, 20) sont prévus pour engendrer des impulsions d'une durée qui, pour une tension d'alimentation normale, est essentiellement indépendante de la vitesse du moteur dans une certaine gamme de vitesses de moteur, le dispositif électronique (2) commutant en réponse auxdites impulsions. 6. Circuit d'allumage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le début de chaque impulsion rend conducteur le dispositif électronique et amorce un courant qui commence à passer dans l'enroulement primaire, et en ce que la fin de chaque impulsion bloque le dispositif électro- nique en engendrant une étincelle. 2466632' 7. Circuit d'allumage-selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens (18, 20) sont prévus pour supprimer prématurément lesdites impulsions en réponse au signal provenant dudit moyen de détection. 8. Circuit d'allumage-selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre>un moyen (16) pour réduire la fréquence des étincelles et par conséquent la vitesse du moteur à une valeur maximale prédéterminée quand un signal est engendré par le moyen de détection (14). 9. Circuit d'allumage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen de réduction (16) comprend un moyen de retardement, commandé par le signal provenant du moyen de détection (14), pour maintenir le dispositif électronique (2) dans l'état bloqué pendant une période de temps prédéterminée qui suit la suppression de courant d'enroulement primaire et la génération d'étincelles,- provoquée par le signal provenant du moyen de détection.