Brevet FR2792783A1 — publié le 20001027

CIRCUIT D'ALIMENTATION D'UNE BOBINE D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un circuit d'alimentation électrique de l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, ainsi qu'un procédé d'alimentation d'un tel enroulement. Plus particulièrement, I'invention concerne un tel circuit d'alimentation électrique comprenant une source de tension et un interrupteur en série avec ledit enroulement primaire, ainsi que des moyens de régulation pour limiter le courant dans ledit enroulement primaire. Les circuits d'allumage des moteurs à combustion interne, par exemple de véhicules automobiles, comprennent de façon connue une bobine d'allumage, en fait un transformateur d'énergie électrique élévateur de tension, dont l'enroulement secondaire est connecté aux bornes d'une bougie d'allumage, et dont l'enroulement primaire est relié à une source de tension, par exemple la batterie du véhicule, par l'intermédiaire d'un interrupteur tel qu'un transistor. Lorsque l'interrupteur est fermé, le courant s'établit progressivement dans l'enroulement primaire de la bobine. A l'instant o l'on souhaite faire produire l'étincelle par la bougie d'allumage, l'interrupteur est ouvert. Il s'ensuit un pic de tension aux bornes de I'enroulement secondaire, qui provoque la décharge entre les électrodes de la bougie. - Une difficulté résulte du fait que le courant dans l'enroulement primaire de la bobine augmente tant que le premier interrupteur est fermé. Ce courant peut donc atteindre des valeurs inadmissibles. C'est la raison pour laquelle on a déjà proposé de réguler la valeur de ce courant. Jusqu'à présent, cette régulation était obtenue à l'aide du premier interrupteur précité. Ce dernier était réalisé sous la forme d'un transistor dont la tension de grille Vg était régulée en fonction du courant i dans l'enroulement primaire. 2 2792783 Mais le problème est alors la dissipation d'énergie dans le transistor. En effet, si Vce est la tension aux bornes du transistor, V la tension d'alimentation fournie par la source de tension, et L I'inductance de l'enroulement primaire ZV=rVce +L di di et pour un courant régulé à une valeur constante di =0 dt et Vce V On constate pour une tension d'alimentation par exemple de 14 volts et un courant régulé à 15 ampères une dissipation d'énergie considérable. Si le circuit fonctionne à 100 Hz et que le courant est régulé à chaque cycle pendant 5 ms, la dissipation moyenne dans le transistor est supérieure à 100 W. Or, il n'est pas possible d'évacuer en chaleur une telle quantité d'énergie. Il s'ensuit une élévation de la température de l'électronique qui ne peut être acceptée. La présente invention vise notamment à pallier cet inconvénient. Plus particulièrement, I'invention vise à fournir une régulation du courant qui ne provoque sensiblement pas de dissipation d'énergie dans l'électronique. - A cet effet, I'invention a pour objet un circuit d'alimentation électrique de l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, comprenant une source de tension, un premier interrupteur en série avec ledit enroulement primaire, et des moyens de régulation pour limiter le courant dans ledit enroulement primaire, caractérisé par le fait que lesdits moyens de régulation comprennent des moyens pour mettre en roue libre ledit enroulement primaire lorsque le courant qui le traverse est compris entre une première et une deuxième valeurs prédéterminées. On entend par "mise en roue libre", le fait de mettre les deux bornes de l'enroulement primaire sensiblement au même potentiel. Ainsi, le premier interrupteur peut demeurer en régime de fonctionnement saturé ou bloqué pendant les phases de régulation, et non pas en régime linéaire comme dans l'art antérieur, avec donc une tension minimale à ses bornes et une dissipation d'énergie également minimale dans le premier cas, et un courant nul dans le deuxième cas. On observera que les deux valeurs précitées ne sont pas nécessairement constantes mais peuvent varier en fonction du temps. Il est ainsi possible d'établir une loi de commande pour la montée du courant dans l'enroulement primaire. Dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens pour mettre en roue libre ledit enroulement primaire comprennent un deuxième interrupteur disposé entre la source de tension et ledit enroulement, et une diode dans le circuit de roue libre. L'invention a également pour objet un procédé d'alimentation électrique de l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, à l'aide d'un circuit comprenant une source de tension, un interrupteur en série avec ledit enroulement primaire et des moyens de régulation pour limiter le courant dans ledit enroulement primaire, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une étape de mise en roue libre dudit enroulement primaire. Plus particulièrement, ce procédé peut comprendre au moins une étape de détermination du courant dans ledit enroulement primaire, et de mise en roue libre dudit enroulement primaire lorsque ledit courant est compris entre deux valeurs de référence. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma électrique d'un circuit selon I'invention; et - les figures 2a à 2d sont des chronogrammes illustrant le fonctionnement de ce circuit. On voit à la figure 1 une bobine d'allumage, désignée d'une manière générale par la référence 1, dont l'enroulement primaire 2 est alimenté à partir d'une source de tension 3 et dont l'enroulement secondaire 4 est connecté à une bougie d'allumage 5. 4 2792783 L'enroulement primaire 2 est alimenté par l'intermédiaire d'un transistor 6, Q., disposé entre la source 3 et l'enroulement. Un autre transistor 7, Q2, est disposé entre l'enroulement 2 et une résistance 8 formant un shunt de mesure du courant dans I'enroulement. L'autre borne de la résistance 8 est à la masse. Les deux transistors 6 et 7 sont commandés par un microprocesseur d'allumage 9 auquel sont reliées les bases 10 et 11 respectivement de ces transistors. Cette commande est effectuée en fonction du courant dans l'enroulement 2, de la manière qui sera décrite ci-après. Un circuit comparateur 12 permet de comparer la tension aux bornes de la résistance 8 à des tensions de référence telles que Vref, et par conséquent de comparer le courant i dans l'enroulement secondaire à des valeurs de référence. La sortie du comparateur 12 est fournie au microprocesseur 9 pour la commande des transistors 6 et 7. En variante, le transistor 6 peut être directement commandé par la sortie du comparateur 12. Enfin, une diode 13 est connectée aux bornes de l'ensemble constitué par l'enroulement 2 et le transistor 7, pour former le circuit de roue libre lorsque le transistor 6 est ouvert. On voit à la figure 2a le signal de commande à l'entrée du microprocesseur 9. Le début de la charge de la bobine 1 correspond au front montant de ce signal et le déclenchement de l'étincelle d'allumage au front descendant. De façon connue, le transistor 7 est fermé pendant la charge, comme montré à la figure 2b. On ouvre ce transistor pour déclencher l'étincelle. La figure 2c montre l'état de conduction du transistor 6. Ce transistor est fermé tant que le courant i n'a pas atteint le seuil haut du comparateur 12 (figure 2d). Le transistor 6 est alors ouvert. Le courant i dans l'enroulement 2 décroît en se bouclant dans la diode 13. Lorsque le seuil bas du comparateur 12 est atteint, le transistor 6 est de nouveau fermé. Ces cycles se poursuivent avec un courant i en dents de scie, jusqu'à l'ordre de déclenchement de l'étincelle o les deux transistors 6 et 7 sont ouverts. On constate donc que le courant i est régulé entre deux valeurs de seuil avec des transistors 6 et 7 fonctionnant uniquement en régime bloqué ou saturé, sans phases de fonctionnement linéaire, et donc avec une dissipation d'énergie minimale. REVENDICATIONS 1 - Circuit d'alimentation électrique de l'enroulement primaire (2) d'une bobine d'allumage (1) pour moteur à combustion interne, comprenant une source de tension (3), un premier interrupteur (7) en série avec ledit enroulement primaire, et des moyens de régulation pour limiter le courant dans ledit enroulement primaire, caractérisé par le fait que lesdits moyens de régulation comprennent des moyens (6, 13) pour mettre en roue libre ledit enroulement primaire lorsque le courant qui le traverse est compris entre une première et une deuxième valeurs prédéterminées. 2 - Circuit d'alimentation électrique selon la revendication 1 dans lequel lesdits moyens pour mettre en roue libre ledit enroulement primaire comprennent un deuxième interrupteur (6) disposé entre la source de tension (3) et ledit enroulement (2), et une diode (13) dans le circuit de roue libre. 3 - Circuit d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant des moyens (8) pour former une tension électrique représentative du courant traversant ledit enroulement primaire, et un circuit comparateur (12) pour comparer ladite tension à au moins une tension de référence. 4 - Procédé d'alimentation électrique de l'enroulement primaire d'une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, à l'aide d'un circuit comprenant une source de tension, un interrupteur en série avec ledit enroulement primaire et des moyens de réguiation pour limiter le courant dans ledit enroulement primaire, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une étape de mise en roue libre dudit enroulement primaire. 5 - Procédé d'alimentation électrique selon la revendication 4, comprenant au moins une étape de détermination du courant dans ledit enroulement primaire, et de mise en roue libre dudit enroulement primaire lorsque ledit courant est compris entre deux valeurs de référence.