Brevet FR2726330A1 — publié le 19960503

La présente invention a pour objet un dispositif d'aide au démarrage de véhicules équipés d'un moteur à combustion interne multi-cylindre. De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif monté sur un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres et qui permet de provoquer dans certaines conditions le démarrage du moteur sans qu'on ait à utiliser le démarreur électrique de type classique du véhicule. La pollution atmosphérique due aux gaz d'échappement des véhicules automobiles à moteur à combustion interne représente un danger certain pour l'environnement, en particulier dans les agglomérations. I1 n'est pas rare que certaines grandes villes soient conduites à prendre des mesures de restriction de la circulation lorsque les conditions atmosphériques sont défavorables. Cet inconvénient est d'autant plus grand que, compte tenu des conditions actuelles de circulation urbaine, on maintient souvent les véhicules à l'arrêt, moteur tournant, ce qui augmente considérablement la consommation de carburant en ville et donc la quantité de polluants nocifs émis par les véhicules. Pour limiter ce facteur de pollution, certaines grandes villes, en particulier en Allemagne et en Suisse, imposent aux automobilistes l'arrêt de leur moteur aux feux tricolores régulant la circulation aux carrefours les plus importants. Cette mesure a cependant des effets limités car, d'une part, les stationnements aux feux rouges ne représentent qu'une faible partie de l'immobilisation des véhicules en ville et que, d'autre part, la mesure est difficilement généralisable en raison de la durée de vie limitée des batteries et des démarreurs électriques utilisés par les constructeurs automobiles mondiaux. On sait en effet que ces démarreurs se présentent sous la forme d'un moteur électrique dont l'induit sous l'effet d'un mouvement de translation vient engrener avec la couronne dentée du volant du moteur. La répétition de l'utilisation du démarreur électrique risque d'entraîner la destruction de celui-ci. Pour remédier à ces inconvénients, un objet de l'invention est de fournir un dispositif d'aide au démarrage qui peut être utilisé à la place du démarreur électrique classique en cas d'arrêt relativement bref du moteur, tels que ceux qui immobilisent les véhicules en circulation urbaine. Pour atteindre ce but, le dispositif d'aide au démarrage d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne multi-cylindre comprenant une source d'énergie électrique, des moyens pour créer une tension suffisamment élevée pour établir une étincelle dans le mélange combustible du moteur et des moyens pour appliquer successivement ladite tension à chaque cylindre pour créer une étincelle dans celui-ci en synchronisme avec le fonctionnement du moteur, se caractérise en ce qu'il comprend en outre des moyens pour détecter, après un arrêt temporaire du moteur, celui des cylindres dans lequel le piston vient de dépasser le point mort haut de la phase de compression et des moyens pour générer une tension élevée quelle que soit la position de l'ensemble tournant et pour appliquer audit cylindre détecté ladite tension élevée par quoi une étincelle est appliquée dans ledit cylindre rempli du mélange combustible explosif et le démarrage du véhicule est obtenu sans avoir commandé le démarreur électrique de celui-ci. On comprend en effet que dans le cas d'un arrêt bref du moteur du véhicule les frottements internes au moteur sont réduits vu que celui-ci dans son ensemble est encore dans les conditions thermiques correspondant à son fonctionnement et que l'application de I'étincelle dans la chambre dont le piston est encore en phase comprimée mais qui a dépassé le point mort haut permet effectivement de provoquer l'explosion du mélange combustible contenu dans la chambre de ce cylindre et donc de provoquer le démarrage du moteur, ce qui évite l'utilisation du démarreur électrique du véhicule comme dans les véhicules classiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 représente de façon schématique un circuit d'allumage classique de véhicules automobiles à moteur à quatre temps; - la figure 2 représente la face supérieure du distributeur électrique d'un véhicule automobile équipé du système d'aide au démarrage selon l'invention; - la figure 3 montre un schéma de commande de l'allumage réalisant I'étincelle de démarrage; - les figures 4a à 4d montrent les signaux électriques utilisés dans le cas d'un allumage électronique ; et - la figure 5 montre un circuit d'allumage électronique muni du dispositif d'aide au démarrage. En se référant tout d'abord à la figure 1, on va rappeler le schéma simplifié du dispositif d'allumage d'un véhicule automobile à quatre temps de type classique, c'est-à-dire électromécanique. Ce circuit comporte une batterie 10 qui est reliée au primaire de la bobine 12 par l'intermédiaire du contact électrique du véhicule actionné par la clé de contact, le contact étant référencé 14. La basse tension de la bobine 12 est reliée à la masse au travers du rupteur 31. Le secondaire 16 de la bobine est relié à l'alimentation 18 du distributeur 20 dont les quatre sorties, référencées globalement 22, sont reliées respectivement aux bougies 24, 26, 28 et 30. Comme cela est bien connu, la bobine 12 permet de transformer la tension électrique en générale égale à 12 volts délivrée par la batterie 10 en une tension de l'ordre de 10 à 12.000 volts nécessaires pour créer I'étincelle entre les électrodes de la bougie 24. Le distributeur permet d'appliquer successivement à chaque bougie 24 la haute tension en synchronisme avec la position des différents pistons dans les cylindres du moteur. L'invention consiste à remplacer pour le démarrage du moteur du véhicule automobile, après un arrêt relativement bref, tel que ceux qui immobilisent les véhicules en circulation urbaine, le démarreur électrique par un dispositif utilisant le circuit d'allumage. En effet, lorsqu'un moteur automobile s'arrête à la suite de la coupure de l'alimentation des bougies par rotation de la clé de contact ou par tout autre moyen, il s'immobilise presque toujours en raison de la résistance mécanique offerte par le piston remontant vers la culasse du cylindre en phase de compression avant que ce piston n'ait atteint son point mort haut. Ce cylindre est donc rempli d'un mélange air-essence qui est celui qui faisait tourner le moteur avant la coupure de l'allumage. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres ou plus ou d'un moteur deux temps multi-cylindre, ce mélange remplit également le cylindre dont la phase de compression précède immédiatement celle du cylindre dont on vient de parler ci-dessus et dont le piston n'a pu franchir le point mort haut. L'invention consiste, à l'aide du dispositif d'aide à l'allumage, à provoquer I'étincelle lors du rétablissement du circuit d'allumage dans le mélange contenu dans ce dernier cylindre dont le piston a dépassé le point mort haut de la phase de compression mais est encore en phase de détente. On obtient ainsi l'entraînement du piston sous l'effet de l'explosion et donc le redémarrage du moteur sans qu'il soit nécessaire de commander le démarreur électrique. En d'autres termes, l'invention consiste à faire émettre par le circuit d'allumage ou par un circuit annexe spécialisé, tel que celui représenté sur la figure 3, une impulsion de très haute tension suffisante pour fournir une étincelle de bonne qualité lorsqu'on actionne le contact électrique du véhicule et ce quelle que soit la position du vilebrequin du moteur et à diriger cette impulsion vers la bougie du cylindre adéquat. La figure 2 illustre un mode de réalisation des moyens de détection du cylindre convenable. Sur cette figure, on a représenté la face supérieure du distributeur 30 avec son alimentation électrique centrale 32, son doigt rotatif de distribution 34 monté sur l'axe XX' et, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, les quatre plots de connexion vers les bougies, respectivement référencés 36, 38, 40 et 42. Comme le montre la figure 2, l'application de la haute tension au cylindre convenable peut être réalisée en prolongeant l'extrémité 34a du doigt de distribution par une portion conductrice de l'électricité 44 en forme d'arc de cercle centré sur l'axe XX' et dont la longueur correspondant à un angle au centre qui est légèrement inférieur à 90-. On a représenté par F le sens de rotation normal du doigt de distributeur 34. Le prolongement 44 s'étend dans la direction opposée au sens de rotation du doigt de distribution. On comprend qu'ainsi on assure le passage du courant haute tension vers la bougie de celui des cylindres dont le piston a dépassé son point normal d'allumage depuis moins de 180 au niveau du vilebrequin (le distributeur tournant deux fois moins vite que le vilebrequin), c'est-à-dire celui dans lequel le piston se trouve encore en phase de détente après avoir dépassé le point mort haut. La génération d'une étincelle au moment de la mise du contact peut être réalisée au moyen d'un dispositif utilisant un ensemble de deux relais, ou leur équivalent électronique tel que représenté sur la figure 3. Un premier relais P est monté en parallèle sur le rupteur conventionnel 31 en venant fermer le circuit d'alimentation basse tension de la bobine, ceci pour le cas où le rupteur serait en position ouverture de la réalisation du contact électrique, un second relais S, monté en série dans le circuit d'alimentation basse tension de la bobine s'ouvrant une seule fois avec un certain décalage to de façon à provoquer une impulsion haute tension à la bougie, commandant l'ouverture du premier relais P et se refermant aussitôt. Les figures 4a à 4d montrent les signaux de commande de ces relais. Sur cette figure, la courbe a représente l'actionnement du contact à l'instant to. La courbe b montre la charge du circuit haute tension. La courbe c figure le déclenchement d'un monostable (en anglo-saxon one-shot) de durée To qui assure l'établissement de la charge convenable tout en commandant la fermeture du relais P. A la fin de la période To, on commande l'impulsion de déclenchement de l'ouverture du relais S (courbe d) pour générer l'impulsion de haute tension qui sera appliquée au cylindre convenable. La figure 5 illustre une réalisation du dispositif selon l'invention dans le cas d'un allumage entièrement électronique pour véhicule automobile (sans distributeur électromécanique rotatif) tel que, par exemple le sous-système d'allumage d'un système combiné d'allumage et d'injection d'essence. Sur cette figure, on a représenté de façon schématique la batterie 10 qui alimente notamment un circuit de commande d'allumage électronique 50 par l'intermédiaire d'un commutateur 14. Le circuit de commande électronique 50 est relié par ses entrées 50a, 50b, 50c, etc. à des capteurs liés au fonctionnement du moteur, portant les références 52, 54, 56, etc. mesurant ou détectant la vitesse de rotation du moteur, sa température, la température de l'air à l'admission, le débit d'air, la référence angulaire de commande de point d'allumage, la richesse du mélange, etc.La sortie 58 du circuit de commande 50 est reliée à l'entrée de commande 60a d'un générateur d'impulsions haute tension 60 dont les sorties sont reliées aux bougies 24, 26, etc. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il suffit d'ajouter un circuit logique ET 62 qui reçoit le signal de commande CD qui vient s'ajouter au signal délivré par le capteur de référence angulaire (capteur 54) de commande de point d'allumage pour déclencher une impulsion haute tension qui sera dirigée vers le cylindre idoine par un distributeur modifié comme indiqué ou tout autre dispositif électronique équivalent. On voit que le dispositif selon l'invention, qu'il s'agisse d'un véhicule équipé d'un allumage électronique ou d'un véhicule équipé d'un allumage électromécanique, peut être réalisé de façon très simple sans entraîner de modifications substantielles du dispositif d'allumage classique. En outre, l'actionnement de ce dispositif d'aide à l'allumage n'entraîne pas la modification du contact électrique du véhicule puisque cette aide au démarrage est actionnée dès que la clé de contact amène la partie mobile du contact électrique dans la position d'établissement de ce contact électrique avant la position de la clé correspondant à la commande du démarreur électrique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide au démarrage d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne multi-cylindre comprenant une source d'énergie électrique, des moyens pour créer une tension suffisamment élevée pour établir une étincelle dans le mélange combustible du moteur et des moyens pour appliquer successivement ladite tension à chaque cylindre pour créer une étincelle dans celui-ci en synchronisme avec le fonctionnement du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour détecter, après un arrêt temporaire du moteur, celui des cylindres dans lequel le piston vient de dépasser le point mort haut de la phase de compression, des moyens pour générer une tension élevée quelle que soit la position, à l'arrêt, de l'ensemble tournant, et des moyens pour appliquer audit cylindre détecté ladite tension élevée par quoi une étincelle est appliquée dans ledit cylindre rempli du mélange combustible explosif et le démarrage du véhicule est obtenu sans avoir commandé le démarreur électrique de celui-ci. 2. Dispositif d'aide au démarrage selon la revendication 1 pour un véhicule équipé d'un dispositif d'allumage électronique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour introduire un retard (to) après l'actionnement du contact du véhicule et des moyens pour élaborer une impulsion de commande d'application de la haute tension à l'expiration dudit retard (to) au cylindre défini par le dispositif d'allumage électronique. 3. Dispositif d'aide au démarrage selon la revendication 1 pour un véhicule à quatre cylindres équipé d'un dispositif d'allumage électronique incluant un distributeur (30) muni d'un doigt de distribution (34), caractérisé en ce que ledit doigt de distribution est prolongé par un élément conducteur (44) en forme d'arc de cercle centré sur l'axe de rotation dudit doigt et correspondant à un angle au centre (e) inférieur à 909.