Brevet FR2483528A1 — publié le 19811204

L'invention concerne.un circuit pour former une tension de 12 - 14 V pour le démarrage de moteurs lors d'un démarrage à froid et lorsque la tension de batterie est fortement réduite. La rotation du démarreur électrique requiert une puissance élevée. Par suite, la tension, à froid, d'une batterie de faible capacité, déchargée, peut être réduite dans une mesure telle que ne se produit plus, à l'allumage, l'étincelle nécessaire à l'explosion (pour combustion) du mélange; autrement dit, la puissance requise n'est pas obtenue. Dans le cas d'une batterie déchargée - déchargée de manière de manière importante - ce phénomène est encore plus marqué, et des démarrages- répétés peuvent conduire à une décharge complète de la batterie. Il a été proposé d'utiliser des transformateurs d'allumage- conçus pour une tension de service plus faible-, le fonctionnement normal de ces transformateurs étant- obtenu grâce à des résistances supplémentaires-, qui sont- court-circuitées au démarrage. Cette solution-se traduit par un effet d'amortissement des-oscillations dans le circuit d'allumage, et le rendement devient par suitese mauvais. Des bobines avec circuit primaire divisé, fonctionnant au démarrage avec un rapport de tension plus élevé, ne se sont pas révélées être une meilleure solution. Les batteries doubles récemment utilisées, les batteries dites "tandem" connues sous le nom TO-GA avec deux batteries en un seul bloc, la batterie de plus faible capacité fournissant l'énergie nécessaire au circuit d'allumage, ne constituent pas non plus une meilleure solution, puisqu'une double charge est nécessaire et que, au démarrage, l'utilisation d'un commutateur est indis- pensable. Les solutions les plus récemment proposées - par exemple, condensateurs avec transistors et thyristors rendus actifs par convertisseur (oscillateur) ou tous autres dispositifs permettant de stabiliser la tension d'alimentation à l'allumage - ne présentent pas les incon- vénients précédemment énumérés; mais, étant donné leur rôle stabilisateur, elles ne peuvent prendre en compte le fait que, dans des conditions peu favorables, il est nécessaire de former une étincelle plus forte avec une puissance accrue. L'allumage dans les véhicules doit être par- faitement fiable en cours de fonctionnement. Les systèmes électroniques utilisés jusqu'à présent tombent souvent en panne du fait de leur complexité.- 0 Par suite de leur conception, la majorité des circuits d'allumage électroniques doivent comporter un commutateur- à commande manuelle permettant de passer immé- diatement en allumage normal en cas de nécessité. On doit en outre -tenircompte du fait que-les circuits d'allumage électroniques fonctionnent en permanence et, en conséquence, tombent en-panne plus fréquemment. Etant donné ces problèmes, une solution doit être trouvée, par laquelle on puisse compenser la chute de tension due à des démarrages répétés et obtenir un fort pouvoir d'inflammation, sans qu'il soit nécessaire de concevoir un nouveau circuit d'allumage, en interrom- pant le circuit primaire du transformateur d'allumage pour y insérer le dispositif. Le principal objectif poursuivi lors de l'étude a été que le système d'allumage normal puisse fonctionner en permanence sans perturbations en cas de panne de l'appareillage; ont été ensuite étudiées les questions de coût, le dispositif devant être d'un coût acceptable comparativement aux systèmes d'allumage élec- troniques connus, de production sous une forme esthétique avec des dimensions géométriques avantageuses, et d'entretien devant être supprimé. Le nouveau circuit conforme à l'invention comporte un convertisseur continu/continu pour amener la tension à 12-14 V pendant la période o se produit une chute de tension-en raison de la rotation du moteur de démarreur, par la suite également désigné "démarreur automatique". A cette fin, il suffit que-le moteur de démarreur puisse effectuer autant de révolutions qu'il est nécessaire pour effectuer une seule interruption au moyen du rupteur d'allumage. Cela implique que soit formée une étincelle efficace capable de faire exploser le mélange dans l'espace comprimé du cylindre; à partir de là, le fonctionnement devient permanent. Les besoins énumérés peuvent être satisfaits de telle sorte que le bref accroissement complémentaire souhaité de tension soit fourni par un générateur de - tension de faible résistance interne, en série avec la tension d'alimentation d'origine de l'allumage, ce, pendant la période o fonctionne le moteur de démarreur. On doit faire remarquer que le générateur de tension est conçu de telle sorte qu'il comporte des semiconducteurs au silicium; comme on le sait, ces semiconducteurs ont une bonne stabilité thermique, et on retiendra que le système peut osciller avec un courant de commande ex- trêmement bas (300-400 mA). On peut obtenir un très bon rendement énergétique en dépit des faibles dimensions géométriques du convertisseur continu/continu qui est à la base de l'invention. Monté dans sonboitier, le cir- cuit selon l'invention - qui sera par la suite désigné - "démarreur à froid" - peut être installé en tout endroit 4. du compartiment moteur. Etant donné le raccordement en série (circuit sulvolteur), la puissance requise par le transformateur continu/continu conforme à l'invention est sensiblement- plus faible que la puissance requise, par le circuit d'allumage complet. La tension survoltée de circuit primaire apparaissant aux bornes de sortie de l'ensemble, doublée (par rapport à la tension instantanée de la batterie), permet un démarrage rapide des véhicules avec une sécurité de fonctionnement élevée, même lorsqu'il fait froid, par exemple lorsque la température ambiante est de -250C, en supposant que l'huile et l'essence utilisées soient de qualité correcte. La suite de la description se rapporte à un mode de réalisation préféré de l'invention, en référence aux dessins annexés qui représentent la figure 1, le schéma du démarreur, la figure 2, le branchement du démarreur, 20. la figure 3, le branchement avec les réfé- rences numériques et littérales en usage dans l'industrie automobile (système Bosch). La sortie de puissance 1 du démarreur à froid A est raccordée au point 15 de la bobine d'allumage B (figures 1 et 2), le point 2 étant raccordé au point 15 du commutateur d'allumage D (figure 3). Le point 3 du démarreur à froid A a plusieurs possibilités de raccorde- ment, et peut être raccordé, soit à la borne 30 de l'enroulement E du relais de démarreur, soit au point 50 du moteur de démarreur automatique F, soit au point 30h du contact H du relais de démarreur; par utilisation de ces différents raccordements, on peut obtenir une tension de commande qui donne la tension de sortie maximale. Le point 4 du démarreur à froid est raccordé au châssis du véhicule, c'est-à-dire au potentiel de masse.-La dispo- sition et le branchement des éléments Cl, C2, C3, L3, Ri, R2 et T dont le rôle est connu et qui sont utilisés dans l'appareil, sont illustrés figure 1, le rupteur de contact C et le condensateur d'allumage étant illustrés figures 2 et 3. L'appareil fonctionne comme suit La tension est appliquée au démarreur à froid A et à l'électro-aimant E par manoeuvre du commutateur d'allumage D. Par suite, l'enroulement E commute le moteur de démarrage automatique F à la batterie G;- le moteur de démarrage automatique commence à tourner et entraîne en mouvement le rupteur de contact C. Simultané- ment, la tension est appliquée sur l'oscillateur du démarreur à froid par l'intermédiaire de la bobine LI- (figure 1) et de l'électrode de commande 3. LI'oscillateur commence à osciller et la tension, accrue, parvient, par l'intermédiaire des bobines L2, LÀ du circuit-primaire- et du redresseur Di, sur le circuit primaire 15 de la bobine d'allumage B. Etant donné le fonctionnement répé- titif du rupteur de contact-C, une tension est induite- dans le circuit secondaire, l'amplitude de cette tension correspondant au rapport du transformateur d'allumage B. Il se forme donc une étincelle de grande puissance. - Le moteur ayant démarré, le commutateur d'allumage D - ayant été libéré de la position de dé- marrage automatique - assure en permanence l'alimentation en tension du circuit primaire de la bobine d'allumage B, par l'intermédiaire du point 2 du démarreur à froid, de la bobine L2 et de la diode Di. Les semiconducteurs du démarreur à froid, la diode Di et le transistor T, sont des éléments suscep- tibles de fonctionner sous une intensité élevée, assurant - 2483528 un fonctionnement parfaitement fiable, de dimensions avantageuses, et d'un type récent. La longue durée de vie utile et la grande fia- bilité de fonctionnement sont dues au fait que, en dépit de ses petites dimensions avantageuses et de ses besoins relativement faibles en courant de commande, le démarreur à froid est capable de transférer une puissance extrême- ment élevée. Au démarrage, il fournit immédiatement le double de la tension de sortie de la batterie, même si la tension de batterie est réduite à 8-9 V par exemple, à tel point que le moteur de-démarrage automatique tourne difficilement, tout en étant- capable toutefois de provo- quer au moins une ouverture du contact de rupteur. L'encombrement du circuit est faible, ainsi-que son poids. - Dans une -autre réalisation préférée-conforme àl'invention, l'électrode de commande du démarreur à froid peut-être raccordée - en même temps que le circuit de démarrage automatique -- aux points de contact 30, -30h, 301 qui deviennent positifs, ou au point 5.0-o passe un -courant élevé, ou en un point choisi à proximité du dé- marreur à froid A, pour que la tension minimumnrequise pour l'oscillation soit toujours disponible. Le princi- pal avantage du démarreur à froid conforme à l'invention est qu'il peut être fabriqué sous une forme très esthé- tique, avec des dimensions géométriques avantageuses et un faible poids. Il ne requiert aucun entretien, sa fiabilité de fonctionnement est élevée, son prix de re- vient est faible et il s'adapte parfaitement aux autres composants électriques du véhicule. Dans une réalisation conforme à l'invention, le transformateur de l'oscillateur comportait un noyau en ferrite de haute perméabilité magnétique, de sorte qu'en dépit de faibles dimensions, ce transformateur assurait le transfert d'une puissance élevée. Le démarreur à froid peut parfaitement être adapté à la polarité de masse du véhicule, de telle sorte que, pour une polarité négative, le transistor T est du type NPN, et, pour une polarité positive, le transistor T est du type PNP, la diode Di étant raccordée en consé- quence. RV;VENDICATI ONS 1. Circuit d'allumage et démarrage à froid de moteurs quatre-temps de voitures pour alimentation 12V, permettant d'accrottre la tension lors de deémarrages à froid pour obtenir un courant continu plus élevé sà P.rtir du courant continu initial, caractérisé en ce que l'élec- trode de commande (3) du démarreur à froid (A) est rac- cordée à la borne non à la masse de l'enroulement (i) du relais de démarrage, en ce que le contact (4) de ce dé- msarreur à- froid est raccordé au potentiel de masse-et en ce que le démarreur'à froid (A) reçoit l'énergie néces- saire pour le fonctionnement permanent de la bobine d'al- lumage (B) et la transmet par ses connexions (2, 1). 2. Circuit selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le circuit conmporte des semi-conducteurs au silicium permettant de forner une étincel.le efficace, stable et fiable pour les chambres de combustion, dans une large gamme de températures ambiantes comprises entre - 25C et + 700 C et de telle sorte que l'accroissement de tension ne soit possible que pendant la durée du démarra- ge automatique. 3. Circuit de démarreur à froid selon les reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que, simultanément au démarrage automatique, l'électrode de commarde (3) peut être raccordée en un point quelconque devenant positif (30, 30h, 301, 50) afin d'obtenir la. tension maximiale de commande nécessaire pour l'oscillation. A*