Brevet FR2477235A1 — publié le 19810904

La présente invention se rapporte à un système d'allumage à jet de plasma. La plupart des moteurs à combustion interne ont un système d'allumage par étincelle pour allumer la charge de la chambre de combustion. Cependant, ce système d'allumage par étincelle présente un problème parce que l'étincelle produite entre les électrodes de la bougie d'allumage est fréquemment incapa- ble d'allumer la charge de combustion. Afin de résoudre le problème ci-dessus et d'otenir une performance améliorée d'allumage, un système d'allumage à jet dé plasma a été proposé o un courant d'allumage de plasma d'une source de courant électrique à basse tension est appliqué aux bougies d'allumage pour propagation du jet de plasma produit entre les électrodes des bougies, afin d'améliorer ainsi la performance d'allumage. Comme on peut le voir sur la figure 1, un sytème traditionnel d'allumage à jet de plasma est pourvu d'une source de courant électrique à haute tension 1 pour amener un courant d'allumage de l'étincelle à des bougies P d'une façon traditionnelle, et d'une source de courant électrique à basse tension 2 pour amener un courant d'allumage du plasma à basse tension ayant une basse tension (3kV) également aux bougies P à chaque fois qu'il se produit une décharge ordinaire. La source de courant électrique à haute tension 1 est construite comme le système d'allumage par étincelle traditionnel et une haute tension est produite à-un enrou- lement secondaire d'une bobine d'allumage quand des points de contact s'ouvrent à chaque moment de l'allumage. Ce courant secondaire à haute tension est alors appliqué, à son tour >aux bougies d'allumage P par un distributeur 3, provoquant ainsi une décharge par étincelle entre les électrodes. La source de courant électrique à basse tension 2 comporte un moyen de survoltage pour produire une tension de 3kV, comme un convertisseur courant continu-courant continu. L'énergie d'allumage du plasma produite par cette source de courant électrique à basse tension 2 s'accumule dans un condensateur C, puis est déchargée dans l'une des bougies P. Plus particulièrement, la charge électrique du condensateur C est toujours appliquée aux bougies P par les diodes D et elle se décharge à travers l'une des bougies P à laquelle le courant d'allumage de l'étincelle est appliqué, car la charge du condensateur C est auto- matiquement déchargée à travers les électrodes des bougies d'allumage du fait de la rupture diélectrique entre les électrodes qui est provoquée par la décharge ordinaire d'étincelle. Grâce à cette décharge sélective de l'énergie d'allumage du plasma, les diodes D pour appliquer ce courant d'allumage du plasma aux bougies P peuvent être reliées directement aux bougies P sans passer par le distributeur 3. En bref, dans ce système d'allumage à plasma, l'énergie d'allumage du plasma est directement appliquée aux bougies P et cette énergie est déchargée par rupture diélectrique entre les électrodes d'une bougie à laquelle est appliqué le courant d'allumage par étincelle à haute tension. Cependant, dans le cas d'un système d'allumage au plasma construit comme ci-dessus, il y a un problème parce- que l'énergie éle îrique du condensateur C se décharge souvent avant le moment optimal de l'allumage, ce qui est souvent appelé "décharge irrégulière!'. La décharge irrégulière est due à une réduction de la tension de rupture diélectrique entre les électrodes de la bougie. La tension de rupture diélectrique varie en fonction de la pression dans la chambre de combustion, et elle a une valeur minimum pendant la course d'admission du moteur. Du fait de la raison ci-dessus, la décharge de l'énergie d'allumage du plasma peut fréquemment se produire avant la décharge de l'étincelle du courant d'allumage à haute tension. Quand cette décharge irrégulière se produit, la charge du condensateur C devient insuffisante au moment optimal de l'allumage, ce qui rend impossible la propagation du jet de plasma par le courant d'allumage du plasma, et on peut également craindre que si une étincelle provoquée par la décharge irrégulière est produte pendant la course d'induction, il y ait un contre-allumage. Selon la présente invention, un système d'allumage par jet de plasma comprend un moyen pour produire un signal de réglage d'allumage et un condensateur de stockage d'énergie du plasma relié entre une source de courant électrique à basse tension et des bougies d'allumage par des diodes, un moyen de commutation étant prévu pour mettre le condensateur à la masse en synchronisme avec le signal de réglage d'allumage. Ainsi, l'énergie élec- trique stockée dans le condensateur est déchargée vers les bougies d'allumage en réponse au signal de réglage d'allu- mage La présente invention a pour objet un système d'alluma- ge à jet de plasma o'la décharge irrégulière de l'énergie d'allumage du plasma est empêchée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts caractéristiquesdétails et avantages de celle-ci apparai- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de circuit d'un système d'allumage par jet de plasma traditionnel; - la figure 2 est un schéma de circuit d'un premier mode de réalisation d'un système d'allumage par jet de plasma selon l'invention; - la figure 3 est un schéma de circuit simplifié de la figuré 2; - les figures 4 et 5 sont des schémas de circuit simplifis de second et troisième modes de réalisation d'un système d'allumage par jet de plasma selon l'invention et - la figure 6 est un schéma de circuit d'un quatrième mode de réalisation d'un système d'allumage par jet de plasma selon l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 2, un système d'allumageàjetde plasma selon l'invention comprend une batterie de stockage E une source de courant-électrique à haute tension 1 une source de courant électrique à basse tension 2 un distributeur 3, des bougies d'allumage P1à 4, des diodes D1à D6, un condensateur C, un générateur de signaux d'allumage 5 et un moyen de commutation 9.. La source de courant électrique à haute tension 1 comprend une bobine d'allumage 4 et un transistor Q1 pour contrôler le courant primaire de la bobine d'allumage 4, et êleproduit une haute tension secondaire à chaque fois que le courant de base du transistor Q1 est interompu. Le fonctionnement par tout ou rien de ce transistor Q1 est contrôlé par le générateur de signaux d'allumage , ayant d6 points de contact 6 qui s'ouvrent et se ferment en synchronisme avec le fonctionnement du distri- buteur 3, et le courant de base du transistor Q1 est interompu par l'ouverture des points de contact 6 à chaque réglage ou moment d'allumage. La figure 2 montre l'état o le transistor Q1 est coupé par l'ouverture des pointsede contact 6, et le courant d'allumage à haute tension s'écoule de la masse à travers les bougies PI à P4, le distributeur 3 et à travers un enroulement secondaire de la bobine d'allumage 4. La source de courant électrique à basse tension 2 comprend un générateur de courant alternatif 7 et un transformateur survolteur 8 pour survolter la tension à la sortie du générateur 7, par exemple à 3kV. Le courant secondaire à la sortie du transformateur 8 est redressé par une diode Dl pour produire un courant conîinu de charge pour le condensateur C. Une borne A du condensateur C est reliée à la borne * 2471235 de sortie de la source de courant électrique à basse tension 2, et son autre borne est reliée à une jonction B des cathodes des diodes D3 à D6 etdel'anode de la diode D2 par une bobine de réactance 16. Les bornes d'anode des diodes D3 à D6 sont respecti- vement reliées aux bougies d'allumage P1 à P4 et la borne de cathode de la diode D2 est reliée à la masse. Le circuit de charge du condensateur C est complété parcetL diode D2 et le courant de charge s'écoule de la source de courant électrique à basse tension 2 à travers le condensateur C et la diode D2. La borne A du condensateur C est également reliée à la masse par un moyen de commutation 9. Le moyen de commutation 9 comprend un multivibrateur monostable 10 pour produire une tension prédéterminée pendant une courte période après la réception d'un signal d'entrée, et un transistor Q2 qui passe à la fermeture selon la tension à la sortie du multivibrateur monostable comme -source de courant de base de ce transistor. Quand le transistor Q2 passe à la fermeture, la borne de charge A du condensateur C est en court-circuit vers la masse. Le multivibrateur monostable 10 est commandé selon le signal de sortie du générateur de signaux d'allumage 5 ci-dessus, et il produit un signal de sortie à un niveau haut pendant un temps prédéterminé (égal et/ou supérieur à un temps ordinaire de décharge de plasma, par exemple de plusieurs à plusieurs centaines de microsecondes) après l'ouverture des points de contact 6 pour attaquer le transistor Q2. En se référant maintenant à la figure 5, qui est une forme simplifiée de la construction ci-dessus de circuit, on expliquera le fonctionnement du mode de réalisation ci- dessus. La source de courant électrique à basse tension 2 applique un courant de charge au condensateur C sauf quand se produit l'allumage, et ce courant de charge s'écoule de la source de courant électrique à bassetension 2 à travers le condensateur C et à travers la diode D2 jusqu'à la masse. Ainsi, en supposant que la tension à la sortie de la source de courant électrique à basse tension est de plus 3kV, le potentiel à la borne A du condensateur C a pour valeur +3kV, et le potentiel à la jonction B est égal à la chute de tension directe (environ 1V) dans la diode D2. Quand l'allumage se pr6duit dans cet état de charge du condensateur C, le moyen de commutation 9 devient passant et force le potentiel à la borne A à se réduire à zéro. Du fait de ce changement de potentiel à la borne A, un potentiel de -3kV est produit à la jonction B. Selon ce changement de potentiel à la jonction B. l'énergie électrique stockée dans le condensateur C se décharge à travers les électrodes d'une bougie P1 qui est alimentée en un courant d'allumage à haute tension, car une rupture diélectrique se produit entre les électrodes de la bougie d'allumage P1 du fait de la décharge de l'étincelle du courant d'allumage à haute tensionàtravers le distributeur 3. Le courant d'allumage du plasma s'écoule de la bougie P1 dans le condensateur C par la diode D3. Ainsi, la décharge du plasma se produit dans la chambre de combustion. Selon ce mode de réalisation préféré, la charge électri- que du plasma stockée dans le condensateur C ne se décharge pas jusqu'à ce que le moyen de commutation 9 se soit fermé au bon moment selon le signal d'allumage. Ainsi, la présence d'une décharge irrégulière est empêchée et un allumage stable du plasma est accompli. En se référant à la figure 4. on expliquera un second mode de réalisation de la présente invention. Ce mode de réalisation est caractérisé par l'utilisa- tion du moyen de commutation comprenant un thyristor pour contrôler le courant de charge du condensateur- Le moyen de commutation 9 comprend un inverseur 101, un circuit de différentiation ayant un condensateur Ci et une résistance R et un thyristor 11 agissant sur le signal à la sortie du circuit dedîfférentiation comme une tension de porte. Quand le thyristor 11 passe à la fermeture, la borne A est mise en court-circuit vers la masse et la tension négative est produite à la borne B. Ce circuit de différentiation limite le temps pour appliquer la tension de porte, et cette durée est diminuée afin que le thyristor 11 passe à l'ouverture automatique- ment après la décharge du condensateur C afin d'écourter le temps o la source 2 de courant électrique à basse tension est en court-circuit. D'autres parties de circuit de ce mode de réalisation sont indiquées par les mêmes repères que ceux utilisés sur la figure 2,et l'explication en est omise car leur fonctionnement est sensiblement le même que dans le mode-de réalisation qui précède. En se référant à la figure 5, on expliquera un troisième mode de réalisation selon l'invention. Ce mode de réalisation est caractérisé par la polarité positive de sa tension de-sortie pour s'édapter à un système d'allumage ayant un potentiel d'allumage de l'étincelle à haute tension positive. Selon ce mode de réalisation, comme on peut le voir sur la figure 5, quand le condensateur C a été chargé par la source de courant électrique à basse tension 2, le potentiel à la borne A a pour valeur -3kV (en supposant que la tension à la sortie de la source de courant élec- trique à basse tension est de -3kV) et ce potentiel passe à zéro quand le moyen de commutation se ferme. Avec ce changement du potentiel à la borne A, le potentiel à la jonction B atteint +3kV, et le courant s'écoule du condensateur C à travers la diode DD, à travers la bougie d'allumage P1 et à la masse. Ainsi, l'allumage de plasma est effectué par le courant positif de charge. Comme on l'a décrit ci-dessus, le fonctionnement de ce troisième mode de réalisation est le même que pour les premier et second modes de réalisation à l'exception de la direction de l'écoulement du courant d'allumage du plasma, ainsi, la présence d'une décharge irrégulière est empêchée et une décharge stable du plasma est accomplie. En se référant à la figure 6,on expliquera un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, la source du courant électrique à basse tension comprend un générateur d'impulsions 12 et un inverseur, ainsi qu'un circuit d'arrêt comprenant un multivibrateur monostable 13. Les autres parties du circuit sont sensiblement les mêmes que dans les modes de réalisation des figures 2 et 4. Ceux qui sont compétents en la matière savent bien qu'une fois qu'un thyristor est passé à la fermeture, il reste conducteur à moins que le courant ne cesse. Dans ce cas, le thyristor 11 continoeà être conducteur car le courant vers la source de courant électrique à basse tension 2 est toujours appliquée quand la décharge de plasma a eu lieu. Afin d'arrêter la conduction du thyris- tor 11, le-fonctionnement de la source de courant à basoe tension 2 est arrêté pendant un temps prédéterminé après la présence du signal du générateur 5 au moyen d'un multi- vibrateur monostable 13. La source de courant à basse tension 2 selon ce mode de réalisation est construite de façon que l'enroulement primaire du transformateur survolteur 8 soit alimenté en un courant d'attaque par deux transistors Q3 et Q4 qui deviennent alternativement conducteurs selon un courant d'attaque d'un générateur d'impulsions-12. Un inverseur 14 est interposé entre la base du transstor Q4 et le générateur d'impulsions 12, et le transistor Q4 reçoit un courant inversé du-signal de sortie du générateur d'impul- sions 12. Deux transistors de commutation Q5 et Q6 sont également reliés à chaque base des transistors Q3 et Q4 et à la masse pour la mise en court-circuit des courants de base des transistors Q et Q4 afin d'arrêter leur fonctionnement selon le signal de sortie du multivibrateur monostable 13. Ainsi, le fonctionnement de la source de courant à basse tension 2 cesse pendant un temps prédéter- miné selon le signal à la sortie du multivibrateur monostable 13. On peut noter à la lecture de ce qui précède que selon l'invention, un moyen de commutation fonctionne en synchronisme avec le signal de réglage de l'allumage - pour mettre à la masseun condensateur de stockage d'énergie du plasma. Grâce à la construction de circuit ci-dessus, la décharge irrégulière du courant d'allumage du plasma est empêchée. Ainsi, est accompli un allumage stable et efficace du plasma. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décritset représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles- ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Système d'allumage à jet de plasma caractérisé en ce qu'il comprend: des bougies d'allumage (P1 à P4) - un moyen (5) pour produire un signal de réglage d'allumage - une source de courant électrique à haute tension (1) reliée auxdites bougies pour leur appliquer un courant d'allumage par étincelle sélectivement selon ledit signal de réglage d'allumage; - une source de courant électrique à basse tension (2) - un moyen de stockage d'énergie de plasma comprenant un condensateur (C) relié à ladite source de courant électrique à basse tension (2) pour stocker une énergie électrique; et - un moyen de commutation (9) pour mitre ledit conden- sateur (C) à la masse en synchronisme avec ledit signal de réglage d'allumage afin de libérer l'énergie électrique stockée dans ledit condensateur (C) pour appliquer un courant d'allumage du plasma à celle desdites bougies qui est alimentée dudit courant d'allumage d'étincelle. 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le signal de réglage d'allumage précité est un signal impulsionnel de tendance négative ayant une valeur de tension de OV à chaque moment d'allumage, en ce que le moyen de commutation (9) précité comprend un inverseur (10) pour produire un signal de sortie selon le signal de réglage d'allumage et un transistor de commutation (Q2) dont la base reçoit le signal à la sortie dudit inverseur (10) pour mettre une borne A dudit condensateur (C) à la masse. 3. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le signal de réglage d'allumage précité est une impulsion de tendance négative ayant une valeur de tension de OV à chaque moment d'allumage, en ce que le moyen de commutation (9) comprend un inverseur (101) pour produire des signaux impulsionnels de sortie ayant une largeur d'impulsion prédéterminée, selon ledit signal de réglage d'allumage et un thyristor (11) opérant sur les signaux impulsionnels à la sortie dudit inverseur (101) comme son signal de déclenchement pour mettre à la masse une borne (A) du condensateur (C) précité vers la masse. 4. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (15) pour cesser l'alimentation en courant de charge de la source de courant électrique à basse tension(2) précitéependant une période prédé- terminée après la présence du signal de réglage d'alluma- ge précité.