Brevet FR2641579A1 — publié le 19900713

La présente invention est relative å un transformateur individuel pour l'alimentation électrique en haute tension d'une bougie d'allumage d'un mélange aircarburant dans un moteur à combustion interne et, plus particullbrement, un tel transformateur conçu pour hêtre associé individuellement å chacune des bougies équipant un tel moteur. L'invention a aussi pour objet un dispositif d'allumage équipé d'un tel transformateur. On a représenté å la figure 1 du dessin annexé un dispositif d'allumage pour moteur combustion interne d'un type classique. Un tel dispositif d'allumage comprend un transformateur 1, ou bobine", alimenté par une batterie 2 pour engendrer une haute tension délivrée sOquentiellement a des bougies 3 par un distributeur micanique 4 qui comprend un élément conducteur 5 entraîné en rotation de façon å Entre successivement en regard de l'un de plusieurs contacts 6 placé dans le circuit d'alimentation de chaque bougie.Plus particulierement le transformateur 1, commun å toutes les bougies du moteur, comprend un enroulement primaire 7 et un enroulement secondaire 8, et des moyens 9 pour commander 1'ouverture ou la fermeture du circuit primaire. Les enroulements primaire et secondaire 7, 8 présentent un point commun connecté par exemple å la borne positive de la batterie. L'ouverture du circuit primaire provoque la décharge de la bobine constituée par 1'enroulement secondaire 8, décharge qui applique une haute tension entre une électrode centrale et une électrode de masse de la bougie 3, cette dernière électrode étant en contact électrique avec la masse de la culasse 10 du moteur, elle-meme raccordée å la borne négative de la batterie par un cible 11. I1 s'ensuit une décharge disruptive entre les extrémités des électrodes de la bougie 3, avec production d'une étincelle d'allumage d'un mélange air-carburant contenu dans une chambre de combustion 12 du moteur.Le courant de 1'arc formé entre les extrémités de ces électrodes circule habituellement dans le sens de la flèche suivant le circuit représenté en pointillé. Ce type de dispositif d'allumage, bien que treks largement utilisé, présente néanmoins de nombreux inconvénients. Tout d'abord, les cibles blindés 13 et 14 qui comprennent une gaine mise å la masse et qui transportent la haute tension, peuvent provoquer des fuites de courant vers cette masse en cas d'humidité, comme cela arrive bien souvent lorsque le moteur équipe un véhicule automobile qui stationne å ltextérieur. Les cibles eux-memes peuvent d'ailleurs Entre sujets å des défaillances d'origines mécaniques ou électriques. En outre, il apparaît sur la figure 1 que la surface de la boucle (en trait interrompu) de circulation du courant d'arc est treks grande, cette boucle n'étant par ailleurs pas blindée sur toute sa longueur. It en résulte que cette boucle est génératrice de perturbations électromagnétiques importantes, en particulier du fait du distributeur et des câbles haute tension. Enfin, lorsqu'un tel dispositif d'allumage équipe le moteur d'un véhicule automobile, le transformateur 1, et donc la haute tension qu'il engendre, sont directement accessibles sous le capot du véhicule, ce qui présente un danger. On a conclu aussi des dispositifs d'allumage sans distributeur ni câble haute tension, tels que ceux représentés aux figures 2 et 3 du dessin annexé od des références numériques identiques å celles utilisées sur la figure 1 correspondent a des éléments ou organes similaires. Ces dispositifs comportent des transformateurs haute tension associés individuellement å chacune des bougies du moteur, ltenroulement secondaire de ces transformateurs étant d'une part relié directement å ltélectrode centrale de la bougie et d'autre part å une borne de l'enroulement primaire (figure 2) ou aux moyens de commande 9 (figure 3) du circuit primaire. Avec ces dispositifs, on réduit sensiblement les risques de fuites de courant dues å l'humidité et on axbliore la sécurité du fait que les transformateurs 1 sont maintenant montés directement sur la culasse 10 du moteur, dans une position ob ils sont moins accessibles accldentellesent pour un opérateur.Par contre la boucle suivie par le courant d'arc, a l'allumage de l'étincelle est touJours de grande surface et n'est pas blindée sur toute sa longueur, ce qui laisse demeurer au moins partiellement le risque de génération de perturbations électromagnétiques nuisibles au bon fonctionnement d'autres organes électriques ou électroniques embarqués dans 1e vFhicule. On connais encore des dispositifs d'allumage qui permettent de supprimer efficacement les inconvénients mentionnés ci-dessus. Dans ces dispositifs le circuit haute tension se referme directement sur une partie de la bougie gui est électriquement reliée son culot, qui constitue l'électrode de masse, et le transformateur haute tension est alors mécaniquement solidaire de la bougie. Ces dispositifs présentent cependant de graves inconvEnients en ce que la bougie doit être modifiée pour recevoir une deuxième connexion entre le transformateur et l'électrode de masse et, en outre la résistance mécanique de la bougie doit être renforcée du fait que celle-ci doit résister h des contraintes mécaniques supplémentaires liées a la masse du transformateur qu'elle supporte. La présente invention a donc pour but de réaliser un transformateur conçu pour être associé individuellement å uno bougie d'allumage pour moteur å combustion interne, qui no présente aucun des inconvénients exposés ci-dessus en liaison avec ltexamen des dispositifs d'allumage de la technique antérieure représentés aux figures 1 å 3. La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif d'allumage, å bougie de type classique, équipé d'un tel transformateur. On atteint ces buts de l'invention avec un transformateur individuel pour l'alimentation électrique en haute tension d'une bougie d'allumage d'un mélange aircarburant dans un moteur à combustion interne, comprenant un enroulement primaire et des moyens pour connecter cet enroulement primaire à une source d'énergie électrique extérieure, un enroulement secondaire et des moyens pour connecter une première borne de cet enroulement à une première électrode de la bougie isolée électriquement de la masse électriquement conductrice du moteur, des moyens de montage du transformateur sur le moteur, à proximité de la bougie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour relier électriquement une deuxième borne de l'enroulement secondaire à ces moyens de montage, de manière à connecter électriquement une deuxième électrode de la bougie à cette borne, à travers la masse électriquement conductrice du moteur. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le transformateur est équipé d'un condensateur connecté en parallèle sur l'enroulement secondaire. Des connecteurs sont prévus pour relier de manière amovible les bornes de l'enroulement primaire à des moyens d'alimentation et de commande extérieurs et la première borne de l'enroulement secondaire à la première électrode de la bougie. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple Les figures 1 à 3 représentent des dispositifs d'allumage de la technique antérieure décrits en préambule de la présente description et la figure 4 représente schématiquement une partie d'un dispositif d'allumage équipé d'un transformateur suivant la présente invention. Sur cette figure des éléments ou organes identiques ou similaires à ceux des figures 1 à 3 sont repérés par le même nombre. Le transformateur 1 suivant l'invention est monté sur la culasse 10 d'un moteur à combustion interne grâce à des oreilles 20 et des moyens de fixation 21 tels que des vis ou des boulons. Comme le transformateur du dispositif de la figure 3, le transformateur suivant l'invention comprend un circuit primaire (non représenté), pour l'alimentation de l'enroulement primaire 7 et un enroulement secondaire 8 dont une première borne 22 est connectée électriquement à l'*lectrode centrale 24 de la bougie 3, cette électrode centrale étant isolée de la masse de la culasse 10. Suivant la présente invention, la deuxième borne 23 de l'enroulement secondaire 8 est reliée électriquement à la culasse 10, constituée en un matériau électriquement conducteur, au niveau d'une des oreilles 20 de fixation du transformateur sur la culasse. Cette connexion peut être établie par tout moyen tel qu'un conducteur électrique 25, par exemple, raccordant la deuxième borne 23 de ltenroulement secondaire 8 à l'oreille 20, de manière que l'autre extrémité de ce conducteur vienne en contact électrique avec la culasse, par l'intermédiaire de l'oreille 20 elle-même électriquement conductrice. Ainsi, lorsqu'on agit sur le primaire de façon à déclencher la formation d'une étincelle entre l'extrémité de l'électrode centrale 24 et celle de l'électrode de masse (ou culot) 26 de la bougie 3, une énergie électromagnétique est transmise par l'enroulement secondaire 8 dans le circuit bouclé représenté en trait interrompu, boucle qui se ferme, suivant une caractéristique essentielle de la présente invention, par la partie de la culasse qui se trouve entre l'oreille 20 raccordée à la deuxième borne 23 de l'enroulement secondaire 8 et l'électrode de masse 26 de la bougie 3. Du fait de la haute tension établie entre les extrémités des électrodes 24 et 26 de la bougie, il se développe dans la chambre de combustion 12, entre ces électrodes, une décharge disruptive génératrice d'une étincelle d'allumage d'un mélange air-carburant contenu dans la chambre de combustion 12 du moteur.Lors de cette décharge, un courant d'arc circule dans le circuit représenté en trait interrompu qui présente une longueur très courte par rapport à celles des boucles suivies par le courant d'arc dans les dispositifs de la technique antérieure représentés aux figures 1 à 3. Un câble de haute tension très court 27, équipé d'un connecteur 28, est seulement nécessaire pour raccorder la première borne 22 de l'enroulement secondaire à l'électrode centrale 24 de la bougie. Du fait de la faible longueur de ce câble, on supprime pratiquement complètement les problèmes de fuites de courant en cas d'humidité, le câble 27 étant en outre bien protégé dans un puits 29 formé dans la culasse pour le logement de la bougie. Grâce à la connexion électrique établie, dans le transformateur suivant l'invention, entre une borne de l'enroulement secondaire 8 et la culasse par l'intermédiaire d'une oreille de support du transformateur, on réduit considérablement la surface de la boucle de circulation du courant de bougie lors de la génération d'une étincelle. Cette réduction permet de réduire corrélativement les émissions électromagnétiques susceptibles de perturber le fonctionnement d'autres organes électriques ou électroniques embarqués dans le véhicule. La configuration de la boucle de courant, dans un dispositif d'allumage équipé du transformateur suivant l'invention, permet de blinder complètement le circuit haute tension, blindage constitué lui-même en partie par la culasse 10 même du moteur, ce qui permet de réduire encore les émissions électromagnétiques parasites. Tous ces avantages sont obtenus sans avoir à monter le transformateur directement sur la bougie 3 qui ne supporte ainsi pas de fortes contraintes mécaniques, contrairement à l'un des dispositifs de la technique antérieure mentionnés en préambule. Le transformateur du dispositif d'allumage suivant l'invention peut d'ailleurs être conçu comme un organe totalement indépendant de la bougie et, à cet effet, outre le connecteur 28 qui équipe le câble 27, les bornes de l'enroulement primaire 7 peuvent être raccordées à un circuit de commande d'allumage formant partie du dispositif d'allumage suivant la présente invention par des conducteurs équipés de connecteurs 30, 31 amovibles. Le transformateur individuel suivant l'invention se prête par ailleurs à une installation dans un dispositif d'allumage d'un mélange air-carburant pour moteur à combustion interne qui comprend de manière classique, outre la bougie 3, une source d'énergie électrique et des moyens pour commander sélectivement l'alimentation de l'enroulement primaire 7 par cette source d'énergie électrique, pour transmettre de l'énergie électromagnétique par l'enroulement secondaire 8 dans le circuit passant par les électrodes 24, 26 de la bougie, avec production d'une étincelle d'allumage par décharge disruptive entre les extrémités de ces électrodes. Le dispositif suivant l'invention comprend alors autant de transformateurs que le moteur à combustion interne équipé de ce dispositif compte de chambres de combustion. On va maintenant décrire une variante du transformateur suivant l'invention, qui apporte un avantage supplémentaire. Il est en effet bien connu dans la technique qu'un accroissement de l'énergie de forte puissance délivrée lors de la phase initiale de la décharge disruptive dans la bougie (claquage) améliore l'initialisation de la coibustion. A cet égard la capacité répartie de l'enroulement secondaire 8 du transformateur haute tension apporte un certain accroissement de l'énergie dans la phase initiale du claquage. Dans le transformateur suivant l'invention, on peut accroitre volontairement la capacité aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur en connectant un condensateur supplémentaire 32 aux bornes de cet enroulement, pour accroître l'énergie apportée pendant cette phase. I1 va de soi que le circuit électrique condensateurbougie présente toujours une inductance intrinsèque liée aux dimensions de ce circuit, qui limite le bénéfice de cet accroissement. Cependant, dans le cas du transformateur suivant l'invention, en raison de la faible longueur du circuit haute tension, cette inductance est réduite. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. A cet égard, le transformateur et le dispositif d'allumage suivant l'invention pourraient être adaptés à des bougies pénétrant dans la chambre de combustion suivant d'autres orientations que celles représentées aux figures. A la figure 4 en effet, on a représenté cette bougie placée dans un puits à bougie placé en regard du fond de la chambre de combustion, comme cela est courant dans les moteurs à combustion interne comprenant deux arbres à came en tête. Il est clair que l'invention pourrait tout aussi bien être mise en oeuvre dans un moteur où les bougies pénètrent dans la chambre de combustion associée, par la paroi cylindrique de cette chambre, suivant une direction oblique. REVENDICATIONS 1. Transformateur individuel pour l'alimentation électrique en haute tension d'une bougie d'allumage (3) d'un mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, comprenant un enroulement primaire (7) et des moyens pour connecter cet enroulement primaire à une source d'énergie électrique extérieure, un enroulement secondaire (8) et des moyens pour connecter une première borne (22) de cet enroulement (8) à une première électrode (24) de la bougie isolée électriquement de la masse électriquement conductrice du moteur, des moyens de montage (20, 21) du transformateur sur le moteur à proximité de la bougie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (25) pour relier électriquement une deuxième borne (23) de l'enroulement secondaire (8) à ces moyens de montage (20, 21), de manière à connecter électriquement une deuxième électrode (26) de la bougie à cette borne, à travers la masse (10) électriquement conductrice du moteur. 2. Transformateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur (32) connecté en parallèle sur l'enroulement secondaire (8). 3. Transformateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des connecteurs (30, 31) pour relier de manière amovible les bornes de l'enroulement primaire (7) à des moyens esterieurs d'alimentation et de commande et la première borne (22) de l'enroulement secondaire (8) à la première électrode (24) de la bougie. 4. Dispositif d'allumage d'un mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, comprenant une bougie (3) conçue pour être montée de manière à déboucher dans une chambre de combustion (12) de ce mélange, une source d'énergie électrique, des moyens de support solidaires de la masse du moteur pour recevoir le transformateur, des moyens pour commander sélectivement l'alimentation de l'enroulement primaire du transformateur par la source d'énergie électrique, caractérisé en ce que le transformateur est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3.