Brevet FR2606833A1 — publié le 19880520

- 1 - L'allumage dans les moteurs à combustion interne des mélanges air-essence dits "pauvres" se fait en géné- ral difficilement, ce qui provoque des combustions erratiques, le phénomène étant souvent aggravé par une dégradation rapide de l'isolant des bougies cou- ramment utilisées. Mais si l'on applique aux bornes d'une bougie une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer instantanément le courant électrique nécessaire, la probabilité d'allumage du mélange est souvent satisfaisante. Les dispositifs d'allumage dits à décharge de capa- cité (ou capacitifs) satisfont à la condition ci- dessus et peuvent donc être utilisés avec les mélan- ges pauvres. Mais ils présentent l'inconvénient de ne pas toujours permettre une durée d'arc suffisante pour bien brler tout le mélange. Cela conduit par- fois à les combiner avec un dispositif d'allumage dit à décharge de self (ou électro-magnétique) qui permet des durées d'arc en général suffisantes. Mais de tels dispositifs d'allumage combinés sont rela- tivement compliqués. - 2 - Les dispositifs d'allumage électro-magnétiques sont couramment utilisés pour les mélanges riches mais ils ne conviennent pas, à eux seuls, pour assurer l'allumage des mélanges pauvres car le courant élec- tique délivré instantanément n'est pas suffisant. L'adjonction d'un éclateur, placé dans l'air, en série avec la bougie permet de satisfaire dans une certaine mesure à la condition indiquée plus haut, du fait de sa caractéristique électrique discontinue. Toutefois, les inconvénients de cette solution sont nombreux: perturbations électro-magnétiques et dan- gers dûs à l'arc, usure, tension d'amorçage instable et surtout, consommation importante de l'énergie électrique destinée à la bougie (parfois 50%). La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage pour moteur à combustion utilisant des mélanges air-essence dits "pauvres" propre à appli- quer aux bornes d'une "bougie" une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer ins- tantanément le courant électrique nécessaire à l'al- lumage et à une bonne combustion du mélange, et qui ne présente pas les divers inconvénients signalés plus haut. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte dans le circuit haute tension, en série avec la bou- gie, des moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique comprenant un thyristor et une diode Zener connectée en parallèle avec le thyristor mais directement conductrice dans le sens opposé à celui o le thyristor est passant, cette diode Zener étant en outre connectée à la gachette du thyristor. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limita- - 3 - tif, des modes de réalisation du dispositif d'allumage selon l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est le schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif; La Figure 2 montre des courbes représentant les variations en fonction du temps de la tension aux bornes de la bougie, de celle aux bornes du thyristor et du courant traversant la bougie; La Figure 3 est le schéma d'une variante; La Figure 4 est le schéma d'une autre variante; La Figure 5 est une vue en élévation d'un mo- de de réalisation pratique; La Figure 6 en est une vue en coupe axiale. A la Figure 1 on voit une bougie 1 connectée à une source d'énergie électrique à haute tension constituée ici par le secondaire d'une bobine 2. Le primaire de cette bobine est connecté à l'une de ses extrémités en 3, au pôle positif d'une batterie et à son autre extrémité à la masse, par l'intermédiaire d'un tran- sistor 4 commandé par des moyens 5. En série avec la bougie 1 sont connectés des moyens de conduction bidirectionnelle assymétrique compre- nant un thyristor TH1, une diode Zener DZ1 et une résistance R1. Le thyristor TH1 est disposé de ma- nière à être passant dans le sens allant du secon- daire de la bobine 2 à la bougie, quand il est comman- dé; la diode Zener est disposée en sens contraire, en parallèle avec le thyristor, de manière à être directement conductrice dans le sens allant de la bou- -4- gie au secondaire de la bobine, son extrémité tournée vers la bougie 1 étant connectée à la gachette du thyristor TH1 et, par l'intermédiaire de la résistan- ce R1 à la bougie 1. Les moyens reliant le secondaire de la bobine 2 à la bougie 1 sont bidirectionnels en ce sens que le courant électrique peut circuler aussi bien de la bobine vers la bougie. Mais ils sont assymétriques car la conduction du courant ne se fait pas avec la mOme chute de tension dans les deux sens. Dans le sens allant de la bobine vers la bougie, le dispo- sitif se comporte comme un thyristor auto-commandé alors que, dans le sens contraire, il se comporte comme une simple diode, à la résistance R1 près. De manière plus précise, quand le courant passe de la bobine vers la bougie et que la tension croit, un courant très faible passe d'abord par la diode Zener DZ1 et la gâchette du thyristor TH1. Puis quand la tension aux bornes du thyristor est de l'or- dre de la tension Zener Vz de la diode Zener DZ1, la diode devient passante, la tension à laquelle est portée la gâchette du thyristor TH1 est suffisante pour rendre passant ce thyristor; le courant passe alors directement à travers ce dernier. La chute de tension entre la bobine et la bougie passe de la tension Vz à une valeur négligeable (chute de ten- sion dans le thyristor à l'état passant, qui est de l'ordre du volt). A la Figure 2, on voit en 6, 7 et 8, en fonction du temps, respectivement la tension aux bornes de la bougie 1, la tension aux bornes du thyristor TH1, et le courant d'arc de la bougie. - 5 - 2606833 Quand le courant passe de la bougie à la bobine, ce passage se fait à travers la résistance R1 et la dio- de Zener DZ1 (sens direct). La chute de tension n'est que de l'ordre du volt à quelques volts. La résistance R1 de faible valeur permet d'ajuster le courant de déclenchement du thyristor; de plus elle protège la gâchette du thyristor pendant l'inversion de polarité de la haute tension. Une diode Zener auxiliaire DZa est interposée entre la bobine 2 d'une part, et le thyristor TH1 et la diode Zener DZ1 d'autre part. Cette diode empêche une éventuelle étincelle parasite dans la bougie au moment de la mise à la masse du primaire de la bobine 2 par le transis- tor 4, lors de la charge de cette bobine. Pour être suffisante, la tension Zener de la diode DZ1 doit être au moins de l'ordre de 1 KV. Mais la tension Zener du dispositif peut être aussi grande que cela est nécessaire;' il suffit d'empiler une série d'éléments comme le montre la Figure 3 dans la- quelle on voit deux diodes Zener DZ1 et DZ2 associées chacune à un thyristor TH1 ou TH2 et à une résistance R1 ou R2. La gâchette du thyristor peut être protégée, en cas d'inversion de polarité de la haute tension, par une diode D1 connectée en parallèle avec la résis- tance R1, comme le montre la Figure 4. La bougie 1 munie d'un plot de connexion la, la bobi- ne 2 munie d'un plot de connexion 2b, et les divers composante tels que 9a, 9b, 9c et 9d fixes sur un cir- cuit imprimé 10, peuvent être rangés dans un bottier isolant 11, comme le montrent les Figures 5 et 6, de façon à former un ensemble unitaire, ceci permet -6 - 2606833 d'insérer facilement le dispositif dans le faisceau haute tension des bougies. Le dispositif selon l'invention se comporte comme un êclateur mais ne provoque pas d'étincelle. Les per- turbations électro-magnétiques sont ainsi négligea- bles. La tension d'amorçage est constante dans le temps. La chute de tension après amorçage du thyris- tor est négligeable et l'énergie consommée par le dispositif est par suite négligeable. Le dispositif est auto-déclenché dès que la tension à ses bornes est suffisante. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisa- tion décrits et représentés, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. 7 -2606833 Revendications. 1. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion utilisant des mélanges air-essence dits "pauvres", propre à appliquer aux bornes d'une "bougie" une sour- ce d'énergie électrique à haute tension capable de dé- livrer instantanément le courant électrique nécessaire à l'allumage et à une bonne combustion du mélange, caractérisé en ce qu'il comporte dans le circuit haute tension, en série avec la bougie (1), des moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique, les moyens de conduction bi-directionnelle assymétri- que comprenant un thyristor TH1 et une diode Zener DZ1 connectée en parallèle avec le thyristor mais direc- tement conductrice dans le sens opposé à celui o le thyristor est passant, cette diode Zener étant en outre connectée à la gâchette du thyristor. 2. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé par une résistance R1 connectée en série avec la diode Zener DZ1. 3. Dispositif d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une diode Zener auxiliaire DZa connectée à la source de haute tension 2, à la diode Zener DZ1 et au thyristor TH1, les diodes Zener DZ1 et DZa étant directement passantes dans des sens opposés. 4. Dispositif d'allumage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par une diode D1 connectée en parallèle avec la résistance R1, les diodes D1 et DZ1 étant di- rectement passantes dans le même sens. 5. Dispositif d'allumage selon l'une des revendica- tions 1 à 4, - 8 - 2606833 caractérisé en ce qu'il comporte une série d'ensem- bles diodes Zener DZ1, DZ2 et de thyristors TH1, TH2 empilés.