Brevet FR2479911A1 — publié le 19811009

Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne. ta présente invention concerne les dispositifs d'allumage, notamment pour moteurs à combustion interne, à deux ou quatre temps, à pistons alternatifs, à cylindre unique ou multiple, à cylindres en ligne ou en V, ou à piston rotatifs et plus particulière- ment les dispositifs du type comprenant une source d'énergie X faible tension, et pour chaque cylindre, deux éléments servant dielectrodes reliés aux deux bornes de cette source par l'intermédiaire de moyens de transformation basse tension - haute tension et disposés dans, ou en communication avec, la chambre de compression du cylindre. Les dispositifs d'allumage connus habituellement utilisés sur les véhicules tels que les vehicules automobiles ou les motocyclettes sont constitués d'une batterie délivrant un courant basse-tension 6 ou 12 V, d'un interrupteur d'allumage (constitué généralement par la clé de contact), d'une bobine d'allumage constituant ledit transformateur basse-tension - haute tension, d'un distributeur d'ai lu- mage à plots de contact dits "vis platinées", ou à pick-up electro- magnétique, et de bougies d'allumage vissées dans la culasse de chaque cylindre et comportant chacune deux électrodes fixes situées en regard et à proximité l'une de l'autre et qui reçoivent alternativement le courant fourni par les différents plots du distributeur.L'arbre d'entraî- nement du distributeur est habituellement entraîné par'l'arbre à cames du moteur par l'intermédiaire d'un entraînement constitué par un engre- nage helicoldal, de manière à tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin, la bobine produisant alors un extra-courant de rupture envoyé sur la bougie de chaque cylindre tous les deux tours de vilebrequin et, pour chaque cylindre, à la fin de la compression du mélange combustiblecarburant admis dans ce cylindre, afin de produire l'inflammation de ce mélange, sa combustion, et par suite sa detente. Quant aux bougies utilisées dans ces dis positifs, elles comprennent usuellement un culot en métal dans lequel est fixe un isolatetir en -porcelaine traversé en son centre par une pre mière electrode, qui est reliée au distributeur, tandis que la seconde électrode est fixée sur un côté de ce culot avec son extrémité repliée en direction de l'électrode centrale et à une distance fixe, d'environ 1 mm, de celle-ci, le culot étant fileté pour permettre le vissage de la bougie dans un orifice taraudé de la culasse, de sorte que la seconde électrode est mise à la masse avec le bloc-moteur.L'étincelle produite par l'extra-courant de rupture provenant de la bobine et transmis par le distributeur d'allumage, a donc lieu entre ces deux électrodes fixes et c'est la raison pour laquelle on cherche dans ce type connu de dispositif d'allumage, à réduire la duree de l'étincelle, afin que l'extra-courant de rupture n'entraîne pas une usure prématurée des électrodes On doit, par ailleurs, utiliser parfois des resistances anti-parasitaires (incorporées en série à l'électrode centrale) afin d'éviter les ondes de surtension entraînant des parasites et des apparitions intempestives d-'étin- celles. Or, la réduction de la durée de l'etin- celle, si elle est imposée par des raisons d'usure, est incompatible avec une combustion optimale du melange combustible-carburant étant donné que cette duree est généralement trop courte pour permettre l'inflammation globale et homogène de toutes les parties du mélange, de sorte qu'une partie des gaz mis à l'échappement n'est pas brûlée et n'est pas transformée en gaz carbonique C0, en etant expulsée sous la forme d'oxyde de carbone CO. Cette combustion incomplète du mélange entraîne, en géneral, une puissance réduite, une consommation de carburant élevée, l'utilisation de mélanges relativement riches et une cylindrée du moteur importante, ainsi que l'emploi de dispositifs anti-pollution.En outre, les dispositifs connus sont sensibles aux variations climatiques (humidite, chaleur, froid), ce qui entraîne de nombreuses pannes et réglages grevant les coût de l'entretien des véhicules. Il en est de même du fait de la présence d'organes mécaniques et électro-mécaniques tels que le distributeur d'allumage classique ou l'entraînement de celui-ci Enfin, ces dispositifs doivent respecter un ordre d'allumage impératif dans le cas de plusieurs cylindres. C'est pourquoi l'invention a pour but de remédier aux inconvenients précités en fournissant un dispositif d'allu- mage qui permette d'obtenir une durée d'etincellement supérieure à celle des dispositifs connus, afin de provoquer une inflammation optimale et homogène du mélante qui entraine une réduction de la consommation en combustible et une diinituition des nuisances, en supprimant par ailleurs un certain nombre d'organes mécaniques et électro-nécaniques afin de réduire les pannes et l'entretien, et ceci sans exiger d'usinage particulier du bloc-moteur. En outre, l'application de l'invention, dans le cas d'un moteur neuf, supprime l'usinage afférent à la rotation du delco, et à sa fixation. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'allumage du type précité, caractérisé en ce que, pour chaque cylindre, lesdits éléments servant d'électrodes sont constitues l'un par une électrode proprement dite et montee fixe sur la culasse du cylindre, et l'autre par un élément servant d'électrode et monté mobile suivant un mouvement le rapprochant et l'éloignant -de cette électrode fixe, un rap prochement étant effectué au cours du temps de compression du cylindre et un éloignement au cours du temps d'explosion. Grâce à cet agencement, l'étincelle apparaît entre les deux éléments servant d'électrode, des que l'élément mobile est suffisamment rapproche de l'élément fixe pour permettre le déclenchement de l'arc. Ce dernier peut ensuite se maintenir pendant la suite du rapprochement de l'élément mobile, ainsi que pendant la première phase de son éloignement, jusqu'à ce qu'il se trouve à nouveau à la distance précedente qui correspond a la rupture de l'arc. Il en résulte que la durée de l'étincelle est fortement accrue par rapport à la durêe classique étant donne qu'il suffit de disposer d'une haute tension suffisamment élevée pour que la distance précitee soit importante, et par conséquent la durée aussi élevée que souhaité.Il résulte de cette durée plus importante de l'etincelle une amélioration de la combustion, celle-ci pouvant, dans certains cas, être pratiquement totale, ce qui entraîne les nombreux avantages évoqués précédemment. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, il pelait être prévu que le mouvement de l'élément mobile servant d'electrode soit synchronise, à un multiple près, avec le cycle du moteur. De préférence toutefois, ce mouvement est directement synchronisé au cycle du moteur, ce qui présente l'avantage de fournir une seule étincelle par cycle, à la fin de la compression, ce qui assure pleinement l'obtention du resultat recherché. Dans le cas particulier de l'application à un moteur à quatre temps, il peut être prévu que le- mouvement de l'élé- ment mobile servant d'électrode soit directement synchronisé avec le mouvement cyclique du vilebrequin, cet élément mobile pouvant alors etre ae préférence constitué par le piston lui-même qui se déplace dans le cylindre considere. Cet agencement présente le très grand avantage d'utiliser un élement existant du moteur et de simplifier par conséquent la mise en place du dispositif conforme à l'invention sur un moteur déjà existant, aucun usinage particulier n'étant dans ce cas nécessaire puisque l'électrode fixe elle-même peut alors être montée dans un élément en forme de bougie fixé dans la culasse du cylindre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, et en regard des dessins annexes sur lesquels - La Fig. 1 représente une vue en éléva- tion et avec arrachement d'un moteur à quatre temps équipé d'un dispositif d'allumage suivant un mode de réalisation particulier conforme à l'invention. - La Fig. 2 représente une vue de détail de la chambre de combustion de l'un des cylindres de ce moteur, prise en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1. Le moteur à quatre temps représenté comprend un bloc cylindre 1, à llinterieur duquel sont disposés en ligne quatre cylindres 2 suivant un plan moyen commun vertical, chacun de ces cylindres contenant un piston 3 qui est relié par une bielle 4 a un maneton d'un vilebrequin 5 contenu dans un carter inférieur 6. Le bloc cylindre est surmonté d'une culasse7 dans laquelle, comme le montre la Fig. 2, sont ménagés, au-dessus de chaque cylindre 2, un conduit d'aspiration 8 et un conduit d'échappement 9 respectivement obtures par des soupapes d'aspiration et d'échappement 10 et 11.Ces soupapes sont disposées de part et d'autre de la partie supérieure du cylindre 2 qui constitue une chambre de compression 2a et elles sont disposées symétriquement par rapport à l'axe vertical du cylindre de manière à délimiter entre elles un emplacement dans lequel est ménagé un orifice 12 dans lequel se trouve vissée une bougie 13. Cette bougie 13 comprend un culot de métal 13a dans lequel se trouve fixe un isolateur en porcelaine 13b dont le centre est traverse par une électrode 14 dont la tête 14a fait saillie à l'intérieur de la chambre de compression 2a, tandis que son autre extremité est re.4ee a. un conducteur 15. Le circuit d'alimentation des quatre bougies 13 à électrode unique 14 comprend une source d'énergie constituée par la batterie 16 du véhi-cule dont par exemple la borne - est mise à la masse, tandis que sa borne + est reliée à un circuit de transformation basse tension - haute tension 17, par exemple capable de transformer une tension de 6 ou 12 V en une haute tension de 10 000 à 15 000 V ou plus, ce circuit transformateur présentant quatre sorties respectivement re liées aux quatre conducteurs d'alimentation 15 des bougies. Le bloc cylindre, et par conséquent les différents pistons qui y sont reliés, est lui-même mis a la masse par un conducteur 18. Le fonctionnement de ce moteur, équipe du dispositif d'allumage particulier décrit, est le suivant L'aspiration en mélange air - essence et l'échappement des gaz brûlés s'effectuent de la maniere classique par le jeu des soupapes 10 et 11, les.quatre pistons 3 suivant pour leur par; le cycle habituel à quatre.temps : aspiration - compression - ex plosion - echappement. Lors du temps de compression, qui est supposé être illustré par la Fig. 2, le piston 3 se rapproche progressi vement de l'extrémité libre 14a de l'électrode 14. Dès qu'il se trouve à une distance suffisante d de celle-ci, compte tenu de a valeur de la haute tension fournie par le circuit de transformation 17 sur le conduc teur 15, une étincelle 19 se cree entre la tête 14a de l'électrode et la partie centrale de la surface supérieure active 3a du piston. Cette étincelle se prolonge pendant la fin du mouvement de montée du piston (qui correspond à la compression maximale du melange), pour se poursuivre encore pendant la première phase de la descente de ce piston (qui correspond à la détente suivant à l'explosion entraînée par la présence de l'étincelle dans le mélange), et ceci jusqu'à ce que la surface 3a du piston se retrouve approximati vement à nouveau à la distance d précitée par rapport à la tête 14a de l'électrode unique. Comme déjà indiqué, cette durée de l'étin- @@@@@@ extrèmement importante et est considérablement plus élevée que celle habituellement obtenue evec des-bougies deux électrodes fixes, de sorte que la combustion du mélange est, si ce n'est totale, du moins beaucoup plus poussée qu'avec les bougies à deux électrodes, cette amélioration de la combustion entraînant tous les avantages précites. Il convient de remarquer que, pour le même cylindre considéré, lorsque le piston 3 remonte à nouveau, après la détente, pour réaliser la phase d'échappement, il peut se produire une nouvelle étincelle qui provoque une inflammation supplémentaire, complétant ainsi, si besoin en etait, la combustion déjà obtenue précédemment. En variante, et à titre de sécurité, on peut disposer sur la surface de travail 3a de la tête de piston, une pastille d'un matériau résistant à l'usure par étincelage, par exemple en tungstène, bien que l'agencement conforme à l'invention permette de réduire au minimum une telle usure. REVENDICATIONS 1 ) - Dispositif d'allumage, notamment pour moteur à combustion interne, du type comprenant une source d'énergie à faible tension et, pour chaque cylindre, deux éléments servant d'électrodes reliés aux deux bornes de cette source par l'intermédiaire de moyens de ttansformation basse tension - haute tension et disposés dans, ou en communication avec, la chambre de compression du cylindre, caractérisé en ce que, pour chaque cylindre (2), lesdits éléments servant d'électrodes sont constitués l'un par une électrode (14) proprement dite- et montée fixe sur la culasse (7) du cylindre, et l'autre par un élément (3) servant d'électrode et monté mobile suivant un mouvement le rapprochant et l'eloi- gnant de cette électrode fixe (14), un rapprochement étant effectué au cours du temps de compression du cylindre et un éloignement au cours du temps d'explosion. 2 ) - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de l'élément mobile (3) servant d'électrode est synchronisé, à un multiple près, avec le cycle du moteur. 3 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce que le mouvement de l'élément mobile (3) servant d'électrode est directement synchronisé avec le cycle du moteur. 4 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le cas de l'application à un moteur a quatre temps, le mouvement de l'élément mobile (3) servant d'electrode est directement synchronisé avec le mouvement cyclique du vilbrequin (5). 5 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mouvement de l'élément mobile (3) servant d'électrode est un mouvement de translation. 6 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément mobile servant d'électrode est constitué par le piston (3) lui-même qui se deplace dans le cylindre (2) considéré. 70) - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode fixe (14) est montée dans un élement (13) analogue à une bougie, fixé dans la culasse (7) du cylindre. 8 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la surface de travail (3a) de la tête de piston (3) porte, en regard de l'électrode fixe (14) une pastille-d'un matériau résistant à l'usure par étincelage.