Brevet FR2599431A1 — publié le 19871204

BOBINE ELECTROMAGNETIQUE ET DISPOSITIF D'ALLUMAGE POUR - MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UNE TELLE BOBINE. L' invention concerne un nouveau mode de réalisation d' une bobine électro m agnétique et son utilisation particulière dans un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne. 10 Une bobine d'allumage est un accumulateur inductif qui em magasine 1' énergie d'allumage pour la transmettre au circuit d'allumage dans un moteur à combustion interne. Généralement, elle est constituée d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire bobinés l'un sur l'autre et comportant un noyau de fer comn mun qui renforce le flux 15 magnétique. La haute tension de la bobine d'allumage est conduite par le câble d' allum age et est distribuée à chacune des bougies, par l'intermédiaire de l'allumeur. Pour supprimer le parasitage par rayonnement électromagnétique dans le 20 câble, et pour diminuer la complexité du montage de l'ensemble du circuit d'allu m age, il existe des dispositifs d'allumage comportant une bobine par bougie d'allumage. La présente invention se rapporte à ce type de dispositif d'allumage, pour lequel la bobine ne possède pas de iboyau en fer doux, réalisant ainsi un gain de poids et est réalisée de telle sorte 25 qu'elle supporte des températures élevées et résiste aux vibrations grâce aux matériaux qui la composent. L'invention concerne donc en premier lieu une bobine électromagnétique caractérisée par le fait qu' elle comprend: 30 - un mandrin creux de bobinage en m atériau diélectrique ayant une bonne résistance aux températures élevées et aux agents chimiques, autour duquel sont bobinés les enroulements primaire et secondaire, le fil de sortie du circuit secondaire sortant de la bobine à travers une cavité 35 creusée dans le m andrin suivant son axe longitudinal 49398 1' - 2 - des moyens d'isolation électrique entre les différentes couches de spires, réalisés à partir des feuilles de m atériau synthétique diélectrique souple à fort coefficient de rigidité électrique et à bonne résistance à la chaleur et à partir d'une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur lesdites feuilles de m atériau souple. En second lieu l'invention concerne un dispositif d' allumage pour moteur à combustion interne comportant une bobine associée à chaque bougie, 10 caractérisé en ce qu'il comporte - un bottier cylindrique en m atériau diélectrique ayant une bonne résistance à la chaleur et aux agents chimiques, dans lequel est logée d'une part une bobine du type m entionné précéde mment et d'autre part la partie de la bougie constituée par l'isolateur électrique entourant l' électrode centrale, - et des m oyens d'interface bobine-bougie assurant la continuité électrique entre l' enroulement secondaire de la bobine et l' électrode centrale de 20 la bougie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de l'exemple de réalisation non limitatif, illustrée par la figure unique. La figure représente une vue selon une coupe longitudinale d'un dispositif d'allumage selon l'invention, comportant une bougie 1 et une bobine 2 associée dans un m ême bottier 3, placé sur un moteur d' un véhicule automobile, dans le conduit de bougie 4, la bougie 1 étant vissée 30 traditionnellement dans la culasse 5 du moteur. Concernant tout d' abord la bobine électro m agnétique 2 réalisée selon l'invention, elle comprend un mandrin 6 creux de bobinage, réalisé en matériau diélectrique, résistant bien à des températures élevées, voisines de 200 C et aux agents chimiques. En effet, cette bobine pouvant être associée à une bougie d'alluage pour véhicule autoobile elle doit associée à une bougie d' allumage pour véhicule automniobile elle doit 49398 '' -3 pouvoir rester inaltérable quelque soit 1' environne ment clim atique du véhicule, c'est-à-dire résister aux chocs thermiques, à 1' humidité, au sel ou à 1' huile projetée dans le moteur. Autour de ce mandrin 6 présentant une cavité 7 creusée suivant son axe longitudinal A est bobiné tout d'abord 1' enroulement secondaire puis l'enroulement primaire, chaque couche de spires étant séparée de la suivante par une couche de m atériau synthétique souple diélectrique, du Kapton par exemple, présentant un fort coefficient de rigidité électrique 10 et une bonne résistance à la chaleur. En plus de ce m atériau souple, l'isolation électrique entre les couches de spires est assurée par une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur les feuilles dudit matériau souple. Cette résine est avantageusement une résine silicone, qui présente les qualités suivantes: inaltérabilité dans le 15 tem ps et quelque soit la te m pérature a m biante, excellent diélectrique et hydrophobe. Dans la cavité 7 creusée dans le m atériau 6 est enfilé le fil de sortie 8 de 1' enroulement secondaire qui est destiné à conduire la haute tension 20 créée par la bobine 2 vers la bougie 1 d'allumnage qui lui est associée. Afin de ne pas échauffer inutilement la bobine, on évite une grande dissipation par effet Joule en réduisant notablement la résistance du bobinage secondaire. Cette bobine 2, de faibles dimensions (environ 5 cm de hauteur sur 3 cm de diamètre) est associée à une bougie 1, logée toutes les deux dans un bottier 3 réalisé en matériau diélectrique, résistant à la fois aux températures élevées et aux agressions chimiques - ce peut être le même 30 matériau que le mandrin de la bobine -. Pour obtenir un maximum d' énergie dans 1' étincelle de la bougie, il faut que la bobine présente une impédance secondaire faible. La bobine selon l'invention permet de réaliser grâce à ses faibles dimensions. En effet la section du fil de - 4 d'enroulement primaire est choisie relativement grande tandis que sa longueur est relativement faible, de façon à réduire le nombre de spires de l'enroulement primaire. Le bottier 3 est cylindrique, à deux sections par exe m ple; la partie dans laquelle est logée totalement la bobine 2 a un diamètre légèrement supérieur à la partie dans laquelle est logée partielle ment la bougie 1 d' allum age. Seule la partie de la bougie 1 co m portant 1' isolateur 10 électrique - en céramique généralement - entourant l' électrode centrale est logée dans le bottier 3. Pour assurer la continuité électrique entre la bobine 2 et la bougie 1, on dispose des moyens d'interface 10 destinés de plus à protéger thermiquement la bobine de la bougie dont la température en cours de fonctionne m ent peut atteindre 1800 C. Ces moyens 15 d'interface 10 sont constitués par exe m ple par un couvre- olive 11 en matériau conducteur, du m étal par exe m ple, vissé sur le capuchon fileté, ou olive 9, qui recouvre l'extré mité supérieure de la tige de connexion qui est elle-même reliée à l'électrode centrale de la bougie 1 et comportant un ressort conducteur 12 destiné à entrer en contact avec le 20 fil de sortie du secondaire de la bobine 2. Pour améliorer encore la continuité électrique entre bobine et bougie, on peut placer une pastille de caoutchouc conducteur 13 à l'intérieur du couvre-olive au som met de la tige de connexion de la bougie 1. 25 Le som met du bottier diélectrique 3 de protection de l'ensemble bobine-bougie est fermé par un bouchon 14 diélectrique laissant passer le fil d'alimentation 15 de l'enroulement primaire de la bobine 2, connecté au circuit de com mande de l'allumage. L'ensemble bobine-bougie étant ainsi constitué dans le bottier, la bougie 1 est vissée traditionnellement 30 par son culot 16 dans la culasse 5 du moteur. Ainsi l'invention permet d'obtenir un gain de poids et de place par rapport aux dispositifs antérieurs, puisque le dispositif d' allumage est 3 co m pact, sans noyau de fer pour la bobine, et une bonne tenue en te35pérature, en vibrations et une bonne résistance aux agents chimiques température, en vibrations et une bonne résistance aux agents chimiques 49398 * I grâce aux matériaux isolants utilisés. De plus 1' énergie délivrée par la bobine d'allu mage est directement utilisée par la bougie, sans pertes dans un câblage. Enfin, il existe un autre avantage très important: étant donné que la fréquence de la bobine réalisée selon l'invention est 5 supérieure à celle d'une bobine à noyau inductif (fer doux), le temps de montée de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire est plus court de sorte que 1' étincelle entre les deux électrodes de la bougie d'alluman ge éclate de façon tournante autour de 1' électrode centrale, sans dépSt de carbone le long d' un chemin particulier; la bougie 10 s' auto-nettoie. L'invention con prend tous les équivalents techniques des moyens décrits, leurs combinaisons étant effectuées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. 15 - 6 REVENDICATIONS 1. Bobine électromagnétique, caractérisée par le fait qu' elle co m prend: - un mandrin (6) creux de bobinage en matériau diélectrique ayant une bonne résistance aux températures élevées et aux agents chimiques, autour duquel sont bobinés les enroulements primaire et secondaire, le fil de sortie (8) de ' enroulement secondaire sortant de la bobine (2) à 10 travers une cavité (7) creusée dans le mandrin (6) suivant son axe longitudinal (A), - des moyens d'isolation électrique entre les différentes couches de spires, réalisées à partir de feuilles de m atériau synthétique diélectrique souple à fort coefficient de rigidité électrique et à bonne résistance à la chaleur et à partir d'une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur lesdites feuilles de m atériau souple. 2. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne comportant une bobine (2) associée à chaque bougie d'allumage (1), caractérisé en ce qu'il 20 co m porte: - un bottier cylindrique (3) en matériau diélectrique ayant une bonne résistance à la chaleur et aux agents chimiques, dans lequel est logée d'une part une bobine (2) selon la revendication 1, et d'autre part la partie de la bougie (1) constituée par l'isolateur électrique entourant l' électrode centrale, - et des m oyens d'interface (10) bobine-bougie assurant la continuité électrique entre l' enroule m ent secondaire de la bobine (2) et l' électrode centrale de la bougie (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens 30 d'interface (10) bobine-bougie sont constitués par un couvre-olive (11) en matériau conducteur vissé sur le capuchon fileté (9) qui recouvre la tige de connexion reliée à l'électrode centrale de la bougie (1) et comportant un ressort conducteur (12) destiné à entrer en contact avec le fil de sortie de r enroulement secondaire de la bobine (2). 35 49398 1 1 - 7 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' une pastille de caoutchouc conducteur (13) est placée à l'intérieur du couvre- olive (11) au som met de la tige de connexion de la bougie (1). 15 20 25 30 35 49398 1 '