Brevet FR2667903A1 — publié le 19920417

La présente invention a pour objet un système d'allumage pour moteur à combustion interne quelque soit le combustible utilisé et notamment utilisable au gaz. A l'origine de cette demande de brevet, il y a la recherche d'un moteur fiable quant à l'allumage. En effet, l'adaptation relativement facile à un moteur à combustion interne d'un système d'alimentation au gaz évite de noyer les bougies tout en partant d'un mélange riche pour ne pas enflammer les gaz d'admission. Et surtout, la possibilité qu'il y a d'élargir le créneau qu'offre certains moteurs, tel le moteur type "BERNARD", de tourner à fort régime sans rupteur ni allumage électronique en rapprochant au maximum les électrodes de la bougie pour diminuer notablement la résistance du secondaire du circuit de la bobine reliée à la ou aux bougies, le primaire étant déconnecté de son rupteur. Ce nouveau système se place parmi les système actuels qui évitent l'usage d'un rupteur et son oxydation éventuelle, parmi lesquels il y a le système à module électronique de coupure qui comporte dans le circuit primaire d'une bobine induite par rotors à aimants permanents au moins deux transistors dont le deuxième bloque le premier lorsque la tension monte. n y a encore le système à capteur qui commande la base du transistor de commande pour éviter le courant résiduel et obtenir ainsi une rupture plus franche. Ce système peut se placer notamment parmi les système sans amplification dont la ou les bobines induites par rotor à aimants permanents sont reliés au primaire d'une bobine dont le secondaire est relié à la bougie. Ce système peut se ranger encore sous une autre rubrique, celle d'allumage à décharge de condensateur, avec la caractéristique que ce nouveau système ou générateur d'impulsion fait, dans ce cas, office de capteur pour augmenter graduellement sa puissance et permettre ainsi des réglages suivant la vitesse et le remplissage. De plus, la variation de la tension obtenue aux bornes du générateur d'impulsion doit varier linéairement avec la vitesse angulaire du générateur (rupture franche, donc courant de rupture élevé). Le dispositif à module à double transistor présente l'inconvénient de ne fournir qu'une seule étincelle, en accord avec le point d'allumage. En effet, la coupure provoquée par le blocage du premier transistor par le second lorsque la tension a atteint le niveau désiré, empêche la formation d'une deuxième étincelle. Par contre, le système conforme à l'invention ajoute, à bas régime, à l'étincelle initiale produite par la décharge du condensateur une deuxième étincelle, plus puissante, à l'arrêt brutal du courant (courant de rupture) sur instruction d'un capteur commandé par le générateur, étincelle se produisant en fin de cycle d'explosion. La résistance du circuit primaire de la bobine, négligeable pour la courant de décharge du condensateur, ne l'est plus pour le courant de rupture: la section du fil de ce circuit primaire doit donc être suffisamment importante pour pouvoir donner, le courant étant stabilisé, une étincelle à la rupture. Mais dans ce cas d'un départ à régime suffisamment élevé, un système à module pallie cet inconvénient en comportant aux bornes du primaire de la bobine et des bornes du générateur, un condensateur qui crée une surtension à la coupure du courant par le module pour renforcer la puissance de l'étincelle en accord avec le point d'allumage. En outre, pour permettre d'augmenter l'angle d'avance à l'allumage, le générateur d'impulsion conforme à l'invention peut être placé en bout d'arbre à cames d'un moteur 4 temps ou en bout d'arbre de la pompe à huile d'un moteur 2 temps. Pour faire varier le nombre et la puissance de ces étincelles il convient d'avoir le plus grand nombre possible de pôles; ce résultat est obtenu par le système conforme à l'invention présentant les caractéristiques suivantes: Le système est caractérisé en ce qu'il est constitué: - d'un générateur d'impulsion avec rotor à aimants permanents et stator à;électro- aimants destiné à être entraîné en rotation par un élément tournant du moteur. Le dit générateur étant relié par diode au primaire d'une bobine dont le secondaire est relié à au moins une bougie caractérisé en ce que le dit générateur est constitué d'au moins deux rotors accouplés co-axialement à aimants permanents disposés en vis-à-vis d'un stator à électro-aimants. Un premier éIément comportant au moins un rotor et un stator à même nombre pair de pôles égal au moins à N. Un deuxième élément comportant un rotor et un stator. La longueur des pôles du rotor et stator du dit deuxième élément étant au moins égale à la longueur des premiers rotor et stator multipliée par le rapport des nombres de pôles des premiers par rapport au second de façon à produire un courant dont les alternances puissent au moins partiellement se neutraliser lorsqu'elles sont en opposition de phase et s'ajouter lorsqu'elle sont en phase avant amplification. Selon un mode de réalisation, le générateur est caractérisé en ce que le premier élément comporte un seul rotor et un stator à nombre N de pôles, et en ce que le nombre des pôles des pôles du rotor et stator du deuxième ensemble est égal, et en nombre deux fois moindre que le nombre des pôles du premier rotor et stator de façon à ce que la puissance du second élément constitué d'un rotor et stator d'une longueur légèrement supérieure à deux fois celle du rotor et stator du premier élément du générateur soit prépondérante pour éviter toute amorce d'étincelle à contre-temps en cas d'inégalité de puissance des éléments. Selon un autre mode de réalisation, le générateur est caractérisé en ce que le premier élément comporte un seul rotor et un seul stator à nombre N de pôles multiples de 4, et en ce que les pôles diamétralement opposés du deuxième rotor sont de polarités opposées, avec un nombre N de pôles, de façon à définir une étincelle utile par tour, tournant dans un stator à deux pôles, la longueur des pôles du deuxième rotor et stator étant égale à N/2 fois la longueur des pôles du premier rotor et stator. Selon une variante, le générateur est caractérisé en ce que les pôles diamétralement opposés du deuxième rotor sont de même polarité avec un nombre N de pôles, multiple de 4 et supérieur ou égal à 8 de manière à définir deux étincelles par tour de rotor du générateur, et tournant dans un stator à deux pôles, la longueur des pôles du deuxième rotor-stator étant égale à N/2 fois la longueur des pôles du premier rotor-stator avec l'égalité de puissance des deux éléments pour se neutraliser tour à tour. Selon une autre variante, le système est caractérisé en ce que le premier élément est constitué par deux sous-ensembles de rotor-stator co-axiaux, chacun comportant respectivement le même nombre de pôles au niveau du rotor et du stator, et en ce que le nombre des pôles du rotor et du stator du premier sous-ensemble est égal à 2N et le nombre des pôles du rotor-stator du deuxième sous-ensemble est égal à N et est constitué d'un rotorstator d'une longueur légèrement supérieur à deux fois celle du rotor-stator du premier sousensemble de sorte que la puissance du deuxième sous-ensemble soit prépondérante par rapport à celle du premier, et en ce que le nombre des pôles des rotor et stator du deuxième ensemble est égal à N/2, N étant égal à 4 ou un multiple de 4, de façon à ce que la puissance du deuxième ensemble constitué d'un rotor-stator d'une longueur légèrement supérieur à deux fois celle du rotor-stator du deuxième sous-ensemble du premier ensemble soit prépondérante, pour éviter toute amorce d'étincelle à contre-temps en cas d'inégalité de puissance des ensembles. Selon d'autres caractéristiques, le générateur comporte, en outre un troisième ensemble co-axial aux deux premiers relié à ceux-ci à travers un pont de WHEASTONE, le nombre des pôles des rotor et stator des trois ensembles étant identique, les rotors des premiers et deuxième ensembles présentant dans le même alignement des pôles opposés et étant de même longueur, le troisième ensemble présentant, dans le même alignement, des pôles de longueur légèrement inférieur à celle des pôles des premier et deuxième ensembles. Le premier et le troisième ensemble étant connectés à un premier circuit comportant un thyristor ou une diode et un transistor relié à un condensateur lui-même relié au primaire d'une première bobine dont le secondaire est relié à au moins une bougie, le second et le troisième ensemble étant connectés d'autre part à un deuxième circuit comportant un thyristor ou une diode et un transistor relié au même condensateur qui est lui-même relié au primaire d'une deuxième bobine dont le secondaire est relié à au moins une autre bougie, de façon à obtenir deux étincelles alternatives. Selon une autre caractéristique, le système est caractérisé en ce que les faces avant et arrière des pôles des stators des différents ensembles sont disposés en biais et de sens contraire par rapport à l'axe, la face arrière des pôles par rapport au sens, de rotation étant moins inclinée par rapport au plan passant par l'axe que la face avant créant automatiquement en fonction de la vitesse, une avance à l'allumage. Selon une variante, le système est caractérisé par une disposition en biais des faces avant des pôles des stators des différents ensembles par rapport à l'axe, et une disposition des face arrières des pôles des dits stators sensiblement parallèle à l'axe d'une part, et d'autre part, par des moyens de déplacement en rotation des rotors accouplés des différents ensembles par rapport à leur axe, assurant la variation de l'avance à l'allumage. Selon une autre caractéristique, le système comporte des moyens de pivotement des stators des différents ensembles sur leur axe commandé à partir de la variation de la dépression dans un sens et dans l'autre, commandant le retard à l'allumage en fonction de l'augmentation de la charge admise dans les cylindres. Selon une autre variante, le système est caractérisé en ce que, en plus de la diode, le générateur est relié par thyristor ou diode combinée à un transistor, à un condensateur, relié au primaire de la bobine, et qui est chargé par une alimentation séparée, et en ce que entre le générateur et le thyristor ou diode combinée à un transistor est interposé, soit un potentiomètre à commande manuelle, soient des transistors et des résistances alimentés sélectivement à partir d'un capteur de dépression permettant le réglage automatique du retard à l'allumage en fonction de l'augmentation de la charge. - Selon une autre variante, le système est caractérisé en ce que, en plus de la diode, le générateur est relié par un module d'amplification au primaire de la bobine qui comporte avantageusement un condensateur entre ses bornes et en ce que, entre le générateur et le module est interposé, soit un potentiomètre à commande manuelle, soient des transistors et des résistances alimentés sélectivement à partir d'un capteur de dépression permettant le réglage automatique du retard à l'allumage en fonction de l'augmentation de la charge. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures ci-jointes données à titre d'exemple non limitatif qui représentent: Fig. 1 - Schéma en coupe transversale du générateur à deux ensembles rotor-stator avec module d'amplification. Fig. 2 - Schéma en coupe axiale du générateur à deux ensemble rotor-stator avec capteur et condensateur accompagné d'une diode le court-circuitant dans un sens. Fig. 3 A et B - Disposition des rotors et stators respectivement selon coupe AA et BB delaflg. 2 Fig. 4 - Schéma en coupe axiale du générateur à deux ensemble rotor-stator avec capteur à dépression d'un moteur alimenté au gaz. Fig.5 - Vue à plat "déroulée" de la forme et de la disposition des pôles du stator. Fig. 6 - Représentation des variations d'amplitude du courant provoquées par les deux ensembles rotor-stator co-axiaux du générateur correspondante aux fig. 3A et 3B. fig. 6b - amplitude du courant du rotor-stator de la fig. 3B fig. 6a - amplitude du courant du rotor-stator de la fig. 3A fig. 6c - somme ou résultante des amplitudes fig. 6a et fig.b des deux ensembles. Fig. 7 - Schéma du générateur à trois ensembles de rotor-stator co-axiaux avec son système d'amplification à un seul condensateur. Fig. 8 - Disposition commune des rotor et stator des trois ensembles du générateur de lafig. 7. Fig. 9-Représentation des variations d'amplitude de courant avec trois ensembles. fig. 9a - amplitude du courant du premier ensemble fig. 9b - amplitude du courant du troisième ensemble avec alternances de même sens puisque associées en pont de WHEASTONE. fig. 9c - résultante des amplitudes des courants des premier et troisième ensembles. fig. 9a': amplitude du courant du deuxième ensemble. fig. 9c': résultante des amplitudes des courants des deuxième et troisième ensembles. Fig. 10 - Forme d'un pôle de stator en trait plein et de deux pôles de rotor en pointillé permettant la variation linéaire de la tension avec la vitesse angulaire du générateur grâce aux faces concaves et convexes du pôle du stator En référence à la figure 1 le dispositif est constitué de deux ensembles de rotor-stator 4-5, le premier ensemble a huit pôles au stator et au rotor et le second ensemble situé au centre de la figure en a quatre: un double stator faisant quatre pôles et le volant magnétique qui l'entoure en comportant également quatre à l'intérieur. Les huit pôles du rotor du premier ensemble se trouvant à la périphérie du dit volant magnétique. Le premier ensemble comporte à titre d'exemple deux modèles de stator bobiné l'un en anneau représenté en partie inférieure et l'autre en tambour en parti supérieur celui intérieur étant en anneau. Les deux bobines des deux ensembles sont reliées en série par la diode 7, pour ne garder qu'une alternance sur deux, au primaire (p) de la bobine 2 dont le secondaire (s) est relié à la bougie 1. Aux bornes du primaire de la bobine 2 est avantageusement ajouté un condensateur 3. Ce générateur donne deux étincelles par tour lorsque les pôles requis du volant magnétique s'éloignant en parallèle des pôles correspondants des stators. Pour obtenir une étincelle en accord avec le point d'allumage est ajouté un module d'amplification M constitué de deux transistors dont le second bloque le premier lorsque la tension a atteint la valeur suffisante. La figure (10) indique dans ce cas la forme des pôles. La tangente à la face concave (de bas en haut et de la face convexe (de haut en bas) est de plus en plus pentue et les surfaces (S1) et (S2) balayées par le rotor délimitées l'une (S1) par la face concave et l'autre (S2) par la face convexe sont sensiblement égales de manière à obtenir une variation de flux qui s'accroisse progressivement selon la pente de ladite tangente. Les pôles des deux ensembles rotor-stator doivent couvrir le même angle d'avance. La puissance du deuxième ensemble est rendue prépondérante sur celle du premier par une longueur des pôles plus de deux fois plus grande dans le sens de l'axe du générateur, les diamètres des ensembles étant différents. Le condensateur d'appoint (3) est fonctionnel dans les deux cas avec ou sans module d'amplification. En référence à la figure 2 le dispositif est constitué de deux ensembles de rotor-stator respectivement de seize pôles (A) (fig. 3a) et de huit pôles (B) (fig. 3b) à monter en bout d'arbre à cames pour obtenir deux étincelles par tour de vilebrequin. Dans ce cas le système fait office de capteur à l'ordre du générateur. Mais à défaut d'avance mécanique afin d'obtenir une étincelle supplémentaire en accord avec le point d'allumage, ce système comporte nécessairement un condensateur entre l'alimentation séparée (10) qui le charge et le thyristor (8) qui le décharge à l'ordre du générateur dans le primaire (p) de la bobine (2). Le condensateur d'appoint 3, qu'une diode 9 court-circuite dans un sens pour éviter des étincelles à contre-temps provoquées par des fluctuations en sens inverse, sert à renforcer à bas régime la puissance de l'étincelle de fin de cycle d'explosion. La sensibilité de l'amptification étant réduite au profit de la fiabilité par la mise en parallèle de thyristor par exemple ou de transistors non représentés combinés à une diode (7) et par la réduction du nombre des étages à deux de préférence. En effet s'il y a plusieurs étages, le transistor combiné à la diode 7 à l'ordre du générateur demande à être protégé, pour le mettre à l'abri de surtension répétées en provenance du secondaire (S) de la bobine 2, les autres transistors des autres étages tétant par leur base situé à proximité de la masse par les jonctions émetteur-collecteur; le primaire (P) de la bobine 2 relié au condensateur 6 étant alimenté par à-coups d'autant plus prononcés que l'alimentation séparée est faible et que l'amplification est forte, la mise à la masse de l'émetteur du transistor à l'ordre du générateur sera proscrite du montage pour que la base ne puisse faire "antenne" et l'émetteur "terre". La figure 5 indique la forme et la disposition des pôles des stators des deux ensembles. La longueur des pôles du deuxième ensemble étant légèrement plus de deux fois plus grande pour que sa puissance soit prépondérante. Quant à la disposition des pôles elle permet de jumeler les deux enroulements du bobinage des stators des deux ensembles. En doublant deux ensembles de façon à obtenir deux étincelles alternatives on se retrouve dans un cas similaire à la figure 7 (un seul condensateur (6)) avec la possibilité d'ajouter un condensateur d'appoint (3) court-circuité par une diode (9). En référence à la fig. 4. Etant donné l'importance pour le rendement du moteur, du préchauffage des gaz d'admission, mieux de la surcompression pour ne pas diminuer le remplissage, ce système comportera avantageusement, une adaptation originale à un système d'alimentation au gaz en vue d'obtenir un renseignement concernant le remplissage, lequel renseignement rendra également compte de l'effet de la température sur les gaz d'admission, le débit étant diminué d'autant. Un système d'alimentation simple ou double rendra compte du renseignement lorsqu'on associe le gaz à un autre carburant par injection électronique du carburant sus-dit ou en bridant le gicleur avec un carburateur classique. S'il y a pompe à injection non électronique ou carburateur, il faudra deux systèmes d'alimentation au gaz pour que le renseignement ne soit pas déformé. Un des systèmes d'alimentation au gaz assurera le débit de gaz en régime de reprise, non seulement pour le gaz mais également pour le carburant d'appoint, en augmentant le diamètre des sorties des conduites de gaz dans la conduite d'amenée d'air Cf. brevet FR. 8501092 du même déposant. Le second système sur lequel sera pris le renseignement en amont de l'étage m, fig. 4, n'assurera le débit de gaz, en régime de reprise, que pour lui-même. Avec des rajustements en décélération lorsque l'appareil se recharge en gaz, ceci correspond à un faux débit et å un excès de retard à l'allumage. Si l'étage m ne suffit pas à supprimer le retard du renseignement à l'accélération, ce qui correspond à un excès d'avance à l'allumage, il faut ajouter un capteur de dépression monté en série. Dans le cas de la fig. 7 le générateur comporte en outre des deux ensembles rotor-stator (A) et (B) un ensemble (C) dispose entre (A) et (B), le dit ensemble (C) étant relié par pont de WHEASTONE (11) aux ensembles (A) et (B), pour être connecté par le groupe (A) (C) au primaire (P') de la bobine (2') pour alimenter par son secondaire (S') une bougie (1'). L'autre groupe (B) (C) étant connecté au primaire de la bobine (2) dont le secondaire alimente la bougie (1). Les primaires (P) (P') des deux bobines (2) (2') étant reliés a un même condensateur (6) avec alimentation séparée. REVENDICATIONS 1 - Système d'allumage pour moteur à combustion interne du type constitué: - d'un générateur d'impulsions avec rotor à aimants permanents et stator à électroaimants destiné à être entraîné en rotation par un élément tournant du moteur. Le dit générateur étant relié par diode au primaire d'une bobine dont le secondaire est relié à au moins une bougie (1) caractérisé en ce que le dit générateur est constitué d'au moins deux rotors accouplés co-axialement à aimants permanents disposés en vis-à-vis d'un stator à électro-aimants. Un premier élément comportant au moins un rotor (4) et un stator (5) à même nombre pair de pôles égal au moins à N. Un deuxième élément comportant un rotor (4) et un stator (5), la longueur des pôles du rotor et stator du dit deuxième élément étant au moins égale à la longueur des premiers rotor et stator multipliée par le rapport des nombres de pôles des premiers par rapport au second de façon à produire un courant dont les alternances puissent au moins partiellement se neutraliser lorsqu'elles sont en opposition de phase et s'ajouter lorsqu'elles sont en phase avant amplification. 2- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément comporte un seul rotor (4) et un seul stator (5) à nombre N de pôles, et en ce que le nombre des pôles du rotor et stator du deuxième ensemble est égal, et en nombre deux fois moindre que le nombre des pôles du premier rotor et stator de façon à ce que la puissance du second élément constitué d'un rotor et stator d'une longueur légèrement supérieur à deux fois celle du rotor et stator du premier élément du générateur soit prépondérante pour éviter toute amorce d'étincelle à contre-temps en cas d'inégalité de puissance des éIéments. 3- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément comporte un seul rotor (4) et un seul stator à nombre N de pôles multiple de 4, et en ce que les pôles diamétralement opposés du deuxième rotor sont de polarités opposées, avec un nombre N de pôles, de façon à définir une étincelle utile par tour, tournant dans un stator à deux pôles, la longueur des pôles du deuxième rotor et stator étant égale à N/2 fois la longueur des pôles du premier rotor et stator. 4- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément est constitué par deux sous-ensembles de rotor-stator co-axiaux, chacun comportant respectivement le même nombre de pôles au niveau du rotor et du stator, et en ce que le nombre des pôles du rotor et stator du premier sous-ensemble est égal à 2N et le nombre des pôles du rotor-stator du deuxième sous-ensemble est égal à N et est constitué d'un rotorstator d'une longueur légèrement supérieure à deux fois celle du rotor-stator du premier sous-ensemble de sorte que la puissance du deuxième sous-ensemble soit prépondérante par rapport à celle du premier, et en ce que le nombre des pôles des rotor et stator du deuxième ensemble est égal à N/2, N étant égal à 4 ou à un multiple de 4, de façon à ce que la puissance du deuxième ensemble constitué d'un rotor-stator d'une longueur légèrement supérieure à deux fois celle du rotor-stator du deuxième sous-ensemble du premier ensemble soit prépondérante, pour éviter toute amorce d'étincelle à contre-temps en cas d'inégalité de puissance des ensembles. 5- Système selon la revendication 1 caractérise en ce qu'il comporte en outre un troisième ensemble co-axial aux deux premiers reliés à ceux-ci à travers un pont de WHEASTONE, le nombre de pôle des rotor et stators des trois ensembles étant identique, les rotors des premiers et deuxième ensembles présentent dans le même alignement des pôles opposés et étant de même longueur, le troisième ensemble présentant, dans le même alignement, des pôles de longueur légèrement inférieure à celle des pôles des premiers et deuxième ensembles. Le premier et le troisième ensemble étant connectés à un premier circuit comportant un thyristor (8) ou une diode (7) et un transistor relié à un condensateur (6) lui-même relié au primaire d'une première bobine (2) dont le secondaire est relié à au moins une bougie (1), le second et le troisième ensemble étant connectés d'autre part à un deuxième circuit comportant un thyristor ou une diode et un transistor relié au même condensateur qui est luimême relié au primaire d'une deuxième bobine (2') dont le secondaire est relié à au moins une autre bougie, de façon à obtenir deux étincelles alternatives. 6 Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les faces avant et arrière des pôles des stators des différents ensembles sont disposées en biais et de sens contraire par rapport à l'axe, la face arrière des pôles par rapport au sens de rotation étant moins inclinée par rapport au plan passant par l'axe que la face avant créant ainsi automatiquement en fonction de la vitesse, une avance à l'allumage. 7- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par une disposition en biais des faces avant des pôles des stators des différents ensembles par rapport à l'axe, et une disposition des faces arrières des pôles des dits stators sensiblement parallèlement à l'axe d'ùne part, et d'autre part, par des moyens de déplacement en rotation les rotors accouplés des différents ensembles par rapport à leur axe, assurant la variation de l'avance à l'allumage. 8- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce qu'il comporte des moyens de pivotement des stators des différents ensembles sur leur axe commandé à partir de la variation de la dépression dans un sens et dans l'autre, commandant le retard à l'allumage en fonction de l'augmentation de la charge admise dans les cylindres. 9- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 6 et 8 caractérisé en ce que en plus de la diode (7), le générateur est relié par thyristor (8) ou diode (7) combinée à un transistor à un condensateur (6), relié au primaire de la bobine (2), et qui est chargé par une alimentation séparée, et en ce que entre le générateur et le thyristor ou diode combinée à un transistor est interposé soit, un potentiomètre à commande manuelle, soient des transistors et des résistances alimentés sélectivement à partir d'un capteur de dépression permettant le réglage automatique du retard à l'allumage en fonction de l'augmentation de la charge. 10- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 6 à 8 caractérisé en ce que, en plus de la diode (7), le générateur est relié par un module d'amplification au primaire de la bobine (2) qui comporte avantageusement un condensateur (3) entre ses bornes et en ce que, entre le générateur et le module est interposé, soit un potentiomètre à commande manuelle, soient des transistors et des résistances alimentés sélectivement à partir d'un capteur de dépression permettant le réglage automatique du retard en fonction de l'augmentation de la charge.