Brevet FR2684449A1 — publié le 19930604

SONDE DE MESURE POUR CIRCUIT ELECTRIOUE D'ALLUMAGE La présente invention a pour objet un dispositif de mesure des signaux électriques d'un circuit secondaire d'allumage de moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. La question de la mesure des signaux électriques caractérisant le circuit secondaire est bien connue de l'industrie automobile car elle permet la surveillance des conditions de fonctionnement de l'allumage et en particulier de l'état d'usure de la bougie. La publication US-A-4 601 193 (R BLAURAUT & AL) décrit par exemple une sonde de mesure capacitive connectée en série avec le secondaire de la bobine d'allumage, entre la masse et ladite bobine Cette sonde n'autorise pas toutefois une double mesure courant-tension et ne s'insère pas facilement en un autre point du circuit secondaire d'allumage. D'autres dispositifs de mesure du courant circulant vers la bougie sont présentés dans les publications FR-A-2 603 951 (S A G E M) et GB-A- 2.173 601 (FORD MOTOR Co Ltd) Ces dispositifs utilisent le rayonnement émis par une diode électroluminescente insérée dans le circuit secondaire, lequel rayonnement est fonction du courant traversant la diode Ces dispositifs sont délicats à mettre en oeuvre. Une mesure du courant de bougie et de la haute tension présente aux bornes de celle-ci est effectuée au moyen du système décrit par la publication FR-A-2 519 091 (DAIMLER-BENZ AG) Cette mesure est réalisée au moyen de deux sondes distinctes, l'une placée en amont du rupteur et l'autre aux bornes de la bougie Ces sondes sont des appareils de test. La présente invention vise à pallier aux inconvénients précités en proposant un dispositif de mesure peu coûteux utilisable quel que soit le type d'allumage équipant le véhicule et qui peut être placé soit en sortie de bobine, soit sur le distributeur, soit encore directement sur la bougie, sans modification aucune de ces éléments Ce dispositif est de façon 49398 1 167 E préférentielle monté à demeure dans le circuit pour fournir au conducteur des informations sur l'état du sytème d'allumage. Selon l'invention, le dispositif ou sonde de mesure équipant un circuit d'allumage haute tension d'un moteur à combustion interne, en particulier pour véhicules automobiles est caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de mesure de la haute tension aptes à être connectés en un point quelconque du circuit secondaire d'allumage. Selon un autre aspect de l'invention, la sonde comporte des moyens de mesure simultanée de la tension et du courant en un point du circuit secondaire d'allumage. Selon d'autres aspects encore, la sonde peut-être connectée en série dans le circuit secondaire d'allumage entre le câble haute tension et la bougie, elle peut se loger dans le puits de bougie de culasse et est constituée d'un circuit électrique uniquement résistif. Pour cela, cette sonde présente des caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles adaptées à l'environnement hostile que présente le moteur d'un véhicule automobile, à savoir: une résistance élevée afin de ne pas perturber le fonctionnement de la bougie et éviter les courants de fuite vers les nombreuses parties métalliques; une isolation élevée de l'ordre de 40 KV de façon à être utilisable sur tout type de véhicule; une résistance à la haute température engendrée par la proximité des parties actives du moteur à combustion interne; une résistance aux vibrations mécaniques nombreuses sur de tels moteurs; des dimensions réduites permettant le logement de ladite sonde dans le puits de bougie de culasse. 49398 1 1676 Pour atteindre ces objectifs, la sonde proposée présente un circuit électrique uniquement résistif composé de résistances montées en ponts diviseurs et atténuateur sur lesquels sont prélevées les images du courant et de la tension Chaque pont diviseur comporte un nombre de résistances connectées en série tel que sa tension de claquage soit située au-delà de 40 KV. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la sonde, insérable entre le câble haute tension et la bougie, est bâtie autour d'une tige de laiton entourée d'un tube de nylon résistant à la température La tige possède un clips sur lequel se connecte le câble haute tension et traverse un cylindre de résine epoxy contenant les résistances du circuit électrique. La sonde possède à sa base un évidement de réception d'une bougie et son diamètre autorise son insertion dans le puits de bougie de culasse. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la sonde est solidaire du câble haute tension et prend position dans la tétine de caoutchouc située côté bougie. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure la représente le schéma électrique d'une sonde de mesure de tension; la figure lb représente le schéma électrique d'une sonde de mesure de tension et de courant; la figure 2 représente une vue en coupe d'une sonde de mesure de tension; la figure 3 représente une vue en coupe d'une sonde de mesure de tension et de courant; la figure 4 représente une vue de dessus des sondes de mesure selon l'invention. 49398 T 1676 -4 - Le schéma électrique de la figure la représente un dispositif de mesure de tension pour circuit à haute tension Cette sonde se compose de deux résistances de valeurs élevées R 1 et R 2 (Rl = 6 M 52; R 2 = l K 12) montées en pont diviseur et branchées en parallèle sur la bougie d'allumage La résistance R 1 est choisie de valeur élevée afin de ne pas perturber le circuit d'allumage La précision de R 1 et R 2 sera maximale. La tension de mesure Urnes aux bornes de la résistance R 2 permet de façon connue une estimation de la tension bougie selon la formule: Ubougie= R 1 + R% Urnes; soit à peu près Ubougie = 6000 Urnes R 2 Les résistances disponibles aujourd'hui étant aux maximum isolées à 10 KV, la résistance R 1 devra être constituée d'au moins trois résistances isolées à 10 KV et branchées en série La valeur totale de R 1 reste égale à 6 M -l et l'isolation du système devient telle que la sonde peut-être utilisée dans des circuits de tension de l'ordre de 40 KV. La figure lb représente le schéma électrique d'une sonde selon l'invention, permettant la mesure du courant et de la tension de bougie Ce circuit se compose d'un atténuateur différentiel constitué de deux ponts diviseurs du type précédemment décrit (Rl, R 2 et R'1, R'2) reliés par une résistance R 3 (R 3 = 4,7 Ki L) placée en série dans le circuit d'allumage. Sur ce schéma, Is représente le courant d'allumage ou de bougie et E, S, M, Ue, Us désignent respectivement les bornes d'entrée, de sortie et de masse de la sonde et les tensions d'entrée et de sortie de la sonde. En appliquant la loi d'Ohm, on peut écrire: Is = (Ue Us) = 1 (Ue Us) et R 3 4,7 K 49398 1 167 -5- soient Umesl et Umes 2 les tensions mesurées sur le pont atténuateur. Umesl= R 2 Ue_ R'2 Us avec R 1 = R'l et R 2 = R'2 R 1 + R 2 R'1 + R'2 soit encore Umesl = R 2 (Ue Us)= 1 K (Ue Us) R 1 + R 2 6000 K d'o Is = 6000 Umesl 4,7 K La tension et le courant cherchés sont donc donnés par: Us = Ubougie = 6000 Umes 2 et Is (m A) = 1280 Umesl Pour les mêmes raisons d'isolation que précédemment les résistances R'1 et R 1 doivent être réalisées au moyen d'au moins trois résistances isolées chacune à 10 KV et branchées en série. Pour obtenir la meilleure image possible du courant Is, les résistances des deux ponts diviseurs doivent être de valeurs les plus proches possibles (R 1 = R'1 et R 2 = R'2). D'autre part un compromis doit être trouvé pour le choix de R 3 Une valeur élevée augmente la précision de la mesure de courant en fin d'étincelle mais "gaspille" plus d'énergie au début de l'étincelle laissant moins d'énergie disponible pour l'allumage Une valeur de R 3 faible provoque les effets inverses Un bon compromis est donné par une valeur de R 3 proche de la somme des résistances des câbles haute tension. La figure 2 représente une vue en coupe d'une réalisation pratique de la sonde de mesure de tension selon un premier mode de réalisation de l'invention. La sonde se compose d'une tige de laiton filetée 10 conductriceplacée dans un tube de nylon isolant 11 Le tube et la tige sont tous deux résistants aux fortes températures La tige de laiton possède à son 49398 1 167 E 6 - extrémité supérieure un clips sur lequel peut venir se connecter le câble haute tension du circuit d'allumage, et à sa base un évidemment 14 en forme de clips décolleté pouvant recevoir l'extrémité d'une bougie d'allumage ou d'une bobine. Les résistances connectées selon le schéma de la figure la sont disposées parallèlement à la tige de laiton, à égale distance de celle- ci selon le schéma de la figure 4 Elles sont maintenues mécaniquement à leurs extrémités au moyen de deux disques 13 de PVC traversés par ladite tige et le tube isolant Entre et sur ces disques est coulée une résine exposy 12 isolante à 15 KV/mm et résistant à des températures de l'ordre de 120 'C. La liaison électrique entre les résistances du pont diviseur et la tige de laiton 10 s'effectue au moyen d'une vis de laiton 15 qui traverse ladite tige et le tube isolant 11. Avant de couler la résine, on aura eu soin de relier un câble blindé (non représenté) aux extrémités de la résistance R 2 afin de pouvoir prélever la mesure cherchée. La figure 3 représente une vue en coupe d'une réalisation pratique de la sonde de mesure de tension et de courant selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ici, les mêmes références désignent les mêmes éléments que précédemment. Cette sonde se différencie par un nombre de résistances plus élevé et surtout une tige de laiton 10 interrompue afin de placer entre les deux barreaux formés par la coupure de celle-ci une résistance de 4,7 KSQ Cette résistance se trouve donc elle aussi à l'intérieur du tube isolant Les deux barreaux de la tige de laiton interrompue formant les bornes E et S de la sonde telle que décrite figure lb, doivent être connectés chacun aux résistances d'un pont diviseur, cela est réalisé au moyen de deux vis de laiton 15 traversant le tube de nylon isolant et lesdits barreaux. 49398 1 167 P -7- Selon un second mode de réalisation non représenté les résistances de ces sondes sont insérées dans la tétine de caoutchouc d'un câble standard haute tension de circuit d'allumage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. 49398 1 167 e -8 - REVENDICATIONS 1) Sonde de mesure équipant un circuit électrique d'allumage haute tension d'un moteur à combustion interne, en particulier pour véhicules automobiles, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure (R'2) de la haute tension aptes à être connectés en un point quelconque du circuit secondaire d'allumage. 2) Sonde de mesure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure (R 2, R'2) simultanée de la tension et du courant en un point quelconque du circuit secondaire d'allumage. 3) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle se connecte en série dans le circuit secondaire d'allumage, entre le câble haute tension et la bougie. 4) Sonde de mesure selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle se loge dans le puits de bougie de culasse. ) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un circuit électrique uniquement résistif. 6) Sonde de mesure selon la revendication 5, caractérisée en ce que la sonde possède une borne d'entrée (E), une borne de sortie (S) et une borne de masse (M), qu'entre la borne de sortie et la borne de masse est connectée un pont diviseur et qu'aux bornes de la résistance (R'2) connectée à la masse est prélevée l'image de la haute tension à mesurer. 7) Sonde de mesure selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un deuxième pont diviseur est branché entre la borne d'entrée et la borne de masse et qu'entre les bornes d'entrée et de sortie est connectée une résistance (R 3) parcourue par le courant de bougie. 8) Sonde de mesure selon la revendication 7, caractérisée en ce que les deux ponts diviseurs sont rigoureusement identiques et que la mesure 49398 11676 9 - du courant de bougie est donnée en effectuant la différence des tensions prélevées aux bornes des deux résistances (R 2, R'2) connectées à la masse. 9) Sonde de mesure selon la revendication 5, caractérisée en ce que les résistances composant la sonde sont connectées en pont atténuateur. ) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la sonde est placée dans la tétine de caoutchouc du câble standard haute tension d'allumage et qu'elle est solidaire de cette tétine. 11) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une tige de laiton filetée ( 10) conductrice, résistant à la température sur laquelle se clips le câble standard haute tension, ladite tige étant entourée sur toute sa longueur d'un tube de nylon ( 11) isolant et résistant à la température, lui-même en partie entouré d'un cylindre de résine epoxy ( 12) isolant et résistant à la température dans lequel sont noyées les résistances du circuit électrique. 12) Sonde de mesure selon la revendication 11, caractérisée en ce que la tige de laiton ( 10) possède à sa base un évidement en forme de clips décolleté ( 14) permettant la connexion de la sonde directement avec la bougie ou la bobine. 13) Sonde de mesure selon la revendication 11, caractérisée en ce que les résistances sont disposées verticalement entre deux disques de maintien en PVC ( 13) traversés par le tube de nylon et que la résine epoxy est coulée entre et sur ces deux disques, noyant les résistances. 14) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que la tige de laiton est interrompue et que les deux barreaux ainsi formés sont reliés par l'intermédiaire d'une résistance. 15) Sonde de mesure selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que les circuits de résistances sont reliés à la tige de 49398 1 1676 - laiton par l'intermédiaire de vis ( 15) de laiton traversant ladite tige et le tube de nylon. 49398 1 1671