Brevet FR2534635A1 — publié le 19840420

Dispositif d'allumage à bobine pour moteur à combustion interne La présente invention concerne les dispositifs d'allumage pour moteurs à combustion interne du type comprenant une bobine d'allumage dont le secondaire est destiné à être relié à au moins une bougie d'allumage et dont le primaire est relié à un circuit d'alimentation. Entre autres défauts, les dispositifs d'allumage classiques du type ci-dessus ont l'inconvénient de fournir une étincelle de durée très brève, peu favorable à une progression rapide de la combustion dans les chambres du moteur. On a déjà proposé des dispositifs d'allumage destinés à fournir une étincelle longue, garantissant une meilleure propagation, dans lesquels on charge simultanément la bobine et un condensateur. Mais la charge de la bobine pendant un intervalle de temps long se traduit par une consommation d'énergie en pure perte et donc un rendement faible. La présente invention vise notamment à fournir un dispositif d'allumage à bobine qui, tout à la fois, fournit une étincelle de longue durée et présente un rendement très supérieur à celui des dispositifs à charge simultanée d'un condensateur et d'une bobine, dispositifs fréquemment dénommés par la désignation anglo-saxonne de dispositif à "dwe Il". Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif du type ci-dessus défini caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte un condensateur de stockage d'énergie muni de moyens de charge sous une tension déterminée, relié à une borne du primaire, et en ce que l'autre borne du primaire, constituant point commun avec le secondaire, est munie de moyens commutateurs propres à fermer temporairement un circuit de décharge du condensateur en réponse à chaque signal de commande d'allumage, co-nstitu par exemple par l'ouverture de vis platinées Une diode sera généralement mise en parallèle avec le condensateur. Le circuit de décharge peut notamment être constitué par un transistor commandé par un monostable déclenché par le signal de commande d'allumage.Les moyens de charge peuvent être constitués par un oscillateur fournissant à chaque période une charge électrique déterminée au condensateur et par un comparateur entre la tension aux bornes du condensateur et une tension de référence, qui bloque l'oscillateur lorsque la tension de référence est atteinte. Dans un mode particulièrement avantageux de réalisation de l'invention, un circuit LC muni de moyens de charge sous une seconde tension déterminée, inférieure à la tension de charge du premier condensateur, est mis en série avec ce dernier, en amont. Il constitue une ligne à retard analogique permettant d'allonger encore le temps de décharge et la durée de l'étincelle fournie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de mise en oeuvre de celle-ci, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la Figure 1 est un schéma synoptique de principe d'un dispositif d'allumage suivant un premier mode d'exécution de l'invention, - la Figure 2 est un schéma montrant l'allure des tensions et courants électriques en divers points du montage de la figure 1, chaque ligne de la figure 2 correspondant au point de la figure 1 désigné par la même lettre de référence, - les Figures 3 et 4, respectivement similaires aux figures 1 et 2, correspondent à une variante de réalisation. Le dispositif d'allumage schématisé en figure 1 comporte une bobine 10 de type classique, dont le secondaire 11 et.le primaire 12 ont un point commun. L'autre borne du secondaire 11 est reliée à un distributeur d'allumage également classique. Le primaire 12 est relié à un circuit d'alimentation qui comporte un condensateur 13 de stockage d'énergie et des moyens de ch-arge du condensateur, cons titués par un convertisseur à découpage 15 du type élévateur. Le convertisseur 15 représenté comporte un transistor 16 périodiquement débloqué par un oscillateur commandé 17 de fréquence appropriée. A chaque déblocage du transistor 16, pendant une demi-période de l'oscillateur, le condensateur 13 reçoit une charge électrique déterminée depuis une source qui peut être constituée par la batterie d'un véhicule, à travers une self 18. Une diode 19 évite que le condensateur ne se décharge sur les moyens de charge lorsque ces derniers sont bloqués. Pour limiter la charge du condensateur à une tension déterminée, les moyens de charge 15 comportent un comparateur de commande d'oscillateur 20. Ce comparateur reçoit sur une entrée une tension de référence VO et, sur l'autre entrée, une tension représentative de la tension de charge du condensateur 13, prélevée à l'aide d'un pont de résistances -21, 22. Une diode 23, dont le rôle apparaîtra.plus loin, est placée en parallèle avec le condensateur 13. La bobine 10 est munie de moyens commutateurs propres à fermer un circuit de décharge du condensateur 13 à travers le primaire 12. Ces moyens commutateurs comportent un transistor 24 dont le collecteur et l'émetteur sont reliés l'un au point commun du primaire et du secondaire de la bobine 10, l'autre à l-a masse. La base du transistor 24 est reliée à un monostable 25 dont le rôle est de donner une valeur constante à la durée de-fermeture du circuit de décharge.Ce monostable 25 reçoit le signal de commande d'allumage : ce signal peut être constitu par la variation de tension due à l'ouverture des vis platinées d'un rupteur classique, relié à l'entrée 26 du monostable 25. Une dipode zener 27, dont la tension d'amorçage est choisie pour correspondre à la tension de charge maximale du condensateur 13, est placée entre le primaire 12 et la sortie du monostable 25. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante Le convertisseur à découpage 15 charge progressivement le condensateur de stockage, chaque période de l'oscillateur commandé (ligne A) provoquant une augmentation d'un échelon de la tension aux bornes du condensateur de stockage (ligne B). Lorsque la tension prélevée aux bornes de ce condensateur de stockage 13 atteint la valeur VO de référence, l'oscillateur 17 est bloqué par le comparateur 20 et la tension de charge reste constante. Lors de l'ouverture des vis platinées, le monostable 25 est déclenché et un créneau apparaît sur sa sortie, à partir de l'instant t0 (courbe C-). Le transistor 24 devient conduc teur, pendant une durée déterminée tl t1-t0- qui est par exemple de 500 ps. Le transistor 24 étant conducteur, il décharge le condensateur 13 par l'intermédiaire du primaire 12 de la bobine d'allumage 11. La diode 23 devient conductrice et décharge entièrement le condensateur 13. Lorsque le transistor 24 se rebloque à l'instant t1 (ligne C), il y a inversion de flux magnétique dans la bobine d'allumage, car la self magnétisante-de cette bobine est chargée en courant lors de la décharge capacitive. Cette inversion deflux crée un arc de polarité inverse ayant une durée du même ordre que l'arc capacitif. On voit qu'on obtient ainsi un arc de durée double aux bougies, comme le montrent les lignes D, E et F de la figure 2, qui montrent respectivement l'allure du courant primaire Ip, l'allure du courant secondaire Is et la tension V aux bornes de la bougie. On peut donner les valeurs numériques suivantes à titre d'exemple de réalisation, applicable à un moteur d'automobile de type courant. La self 18 présente une self-inductance de 400 H. La diode zener 27 présente une tension d'amorçage de 400 V. Le condensateur de stockage 13 a une capacité de 1 pF. Le comparateur est prévu pour arrêter la charge du condensateur pour une tension légèrement inférieure à 400 V, 380 V par exemple. On arrive dans ce cas, comme illustré sur la figure 2, avec un monostable ayant une durée de 500 ps, à deux décharges successives, d'abord capacitive puis inductive, de 500 iis environ chacune Le courant primaire atteint une valeur maximale de 7 A environ lors de la première phase de la décharge, tandis que le courant secondaire atteint alors une valeur d'environ 60 mA. Au cours de la seconde phase de la décharge, le courant secondaire atteint=environ 30 mA. Dans la variante de réalisation de l'invent-ion montrée en figure 3, on trouve, en plus du convertisseur à découpage 15a, fournissant une tension qui est par exemple de 400 V, un second convertisseur à découpage 15b, fournissant une tension nettement inférieure, par exemple de 40 V environ. Ce second convertisseur charge un circuit placé en amont du condensateur 13a chargé par le convertisseur à découpage 15a. Les deux condensateurs de stockage 13a et 13b constituent, avec une belf 29 interposée entre eux, une ligne analogique à retard 28, complétée par une diode 30. Le fonctionnement de cette variante du dispositif est sensiblement le même que celui décrit en.faisant référence aux figures 1 et 2. Tou-tefois, si on utilise pour les composants de la figure 3 qui ont une contrepartie directe dans la figure 1 les mêmes valeurs, la durée de décharge est notablement allongée : lorsque les vis platinées s'ouvrent, le monostable 25a rend le transistor 24a conducteur pendant 1,5 ms environ. Le condensateur 13a se dé-charge par l'intermédiaire du primaire de la bobine. La diode 23a devient conductrice pendant 300 ps environ. Puis le condensateur 13b sedécharge dans la self 29 qui récupère l'énergie stockée dans le condensateur 13b.Lorsque le courant dans la self 29 devient égal au courant passant dans la diode 23a (après 300 ps environ), cette diode 23a se bloque et la self 29 se décharge dans le primaire 12a de la bobine d'allumage. Le temps de décharge de cette self est relativement long, 1,2 ms environ. Au bout de 1,5 ms environ, le transistor 24a se rebloque du fait de la fin du créneau fourni par le monostable. Une inversion de flux magnétique se produit dans la bobine d'allumage 10a, car la self magnétisante de cette bobine s'est chargée en courant lors de la décharge capacitive. L'inversion de flux crée un arc de polarité inverse, d'une durée de 1,5 ms environ, le courant secondaire Is atteignant alors 80mA environ. On obtient donc un arc capacitif d'une durée 1,5 ms suivi d'un arc inductif d'une durée de 1,5 ms également. Il faut simplement remarquer que ce résultat implique de donner au condensateur 13b une valeur notablement supérieure à celledu condensateur 13a, 100 ;iF au lieu de 1 MF par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne, comprenant une bobine (10) dont le secondaire est destiné -à être relié à au moins une bougie d'allumage et dont le primaire t12) est relié à un circuit d'alimentation-, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte un condensateur de stockage d'énergie (13) muni de moyens de charge sous une tension déterminée, relié à une borne du primaire, et en ce que l'autre borne du primaire, constituant point commun avec le secondaire, est munie de moyens commutateurs (24, 25) propres à fermer temporairement un circuit de décharge du condensateur de stockage (i3) en réponse à chaque signal de commande d'allumage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une diode (23) en parallèle avec le conden sauteur pour achever de décharger celui-ci. 3. Dispositi-f selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens commutateurs comportent un transistor (24) commandé par un monostable (25) déclenché en réponse au signal de commande d'allumage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de charge comprend un oscillateur commandé (15) fournissant à chaque période une charge déterminée au condensateur de stockage (13) et un comparateur (20) entre une tension de référence (VO) et une tension prélevée aux bornes du condensateur de stockage (13), ledit oscillateur étant bloqùé par le comparateur lorsque la tension prélevée atteint la tension de référence. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caract-érisé en ce qu'il comprend un circuit LC (13b, 29) formant, avec le condensateur de stockage. (13a), une ligne à retard analogique, placé en amont du condensateur de stockage (13a) et muni d'un circuit d'alimentation destiné à porter le condensateur du circuit LC à une tension déterminée inférieure à celle du condensateur de stockage.