Brevet FR2818001A1 — publié le 20020614

L'invention concerne une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, et plus spécifiquement, mais non exclusivement, une bobine d'allumage pour moteur automobile à allumage commandé. L'invention se rapporte également à une rampe d'allumage mono ou multi sorties. On connaît déjà de telles bobines d'allumage comprenant un noyau en matériau ferromagnétique portant une bobine primaire et une bobine secondaire et un circuit magnétique de retour du flux. Le document FR 2 706 069 décrit une bobine d'allumage de ce type, dans laquelle les parties du circuit de retour du flux situées en regard des extrémités du noyau comportent des évidements destinés à recevoir les dites extrémités. De plus, les extrémités du noyau présentent une section transversale plus importante que la partie médiane du noyau. Cette disposition constructive vise à augmenter la section de chacun des deux entrefers entre le noyau et le circuit de retour du flux. D'une part, la variation de longueur ou épaisseur de l'entrefer conduit à une augmentation des fuites, et par conséquent à une perte d'énergie non négligeable. D'autre part, l'augmentation de la section de l'entrefer permet de réduire l'influence des tolérances de l'entrefer, et on obtient une plus faible dispersion sur une série de bobines d'allumage. De plus, l'augmentation de la capacité de stockage nécessite une modification de la structure du noyau et de celle du circuit de retour du flux. Ce système ne peut donc être adapté à des bobines standard. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes, en fournissant une bobine d'allumage dont l'entrefer fonctionnel est optimisé, afin d'obtenir, à configuration de circuit magnétique fermé donnée, une augmentation de l'énergie délivrée par la dite bobine d'allumage. A cet effet, l'invention concerne une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne comportant : - un noyau en matériau ferromagnétique portant un enroulement primaire et un enroulement secondaire, - une pièce en matériau ferromagnétique servant au retour du flux magnétique, la dite pièce présentant deux faces situées en regard des faces extrêmes du noyau, - un entrefer fonctionnel servant au stockage de l'énergie. Selon l'invention, le noyau est de section sensiblement constante sur toute sa longueur, et l'entrefer est réparti de manière sensiblement égale, d'une part entre une première face extrême du noyau et une première des dites faces de la pièce de retour de flux, et d'autre part entre une deuxième face extrême du noyau et une deuxième des dites faces de la pièce de retour de flux, les deux entrefers ainsi formés ayant sensiblement la même épaisseur. Selon une réalisation, les faces extrêmes du noyau sont sensiblement planes, ainsi que les faces de la pièce de retour du flux situées en regard de chacune des faces extrêmes du noyau. Selon d'autres caractéristiques, la bobine d'allumage comporte en outre au moins un aimant permanent dans l'un des entrefers ; chacun des enroulements est porté par un bobinot en matière plastique ; la pièce de retour du flux est réalisée à partir d'un empilement de tôles et présente une section transversale sensiblement rectangulaire. Les autres caractéristiques de l'invention résultent de la description qui suit d'un mode de réalisation, description effectuée en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe d'une bobine d'allumage selon l'invention, suivant un plan médian de la pièce de retour du flux comprenant l'axe du noyau ; la figure 2 est une vue en coupe d'une bobine d'allumage selon la ligne AA de la figure 1 ; la figure 3 est un diagramme représentant l'énergie d'arc E obtenue d'une part avec une bobine d'allumage de l'art antérieur et d'autre part avec une bobine d'allumage selon l'invention ; la figure 4 est un diagramme représentant l'augmentation de l'énergie E délivrée par une bobine d'allumage selon l'invention par rapport à une bobine d'allumage de l'art antérieur. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une bobine d'allumage selon l'invention. La bobine 1 comprend tout d'abord un noyau 2 en matériau ferromagnétique doux, qui présente la forme générale d'un cylindre d'axe 3. Par cylindre , on entend tout solide engendré par une droite se déplaçant parallèlement à ellemême en s'appuyant sur une courbe. Selon deux réalisations courantes, le noyau 2 est un cylindre de révolution droit ou un parallélépipède. La description sera faite dans l'un de ces cas particuliers. Le noyau 2 comprend deux faces extrêmes 4,5, sensiblement planes et sensiblement perpendiculaires à son axe 3. La bobine 1 comporte également un enroulement primaire 6 placé sur un bobinot primaire 7, ainsi qu'un enroulement secondaire 8 placé sur un bobinot secondaire 9, les deux enroulements 6,8 ayant un axe sensiblement confondu avec l'axe 3 du noyau 2. Dans la réalisation représentée, les bobinots 7, 9 sont réalisées en matière plastique. Enfin, la bobine 1 comporte une pièce 10 de retour du flux magnétique, présentant, dans la réalisation particulière représentée, la forme générale d'un C disposé autour du noyau 2, l'axe 3 du noyau 2 appartenant au plan moyen P du C ou étant situé sensiblement parallèlement et au voisinage du plan moyen P (voir figure 2). La pièce 10 de retour du flux est constituée d'un empilement de tôles 11 en matériau ferromagnétique doux, découpées à la forme souhaitée, et présente une section transversale sensiblement rectangulaire. La surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux est définie comme la surface de cette pièce dirigée vers le noyau 2, par opposition à la surface externe 13. La surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux comporte deux faces 12a, 12b situées aux extrémités du C, en regard des faces extrêmes 4,5 du noyau 2. Les faces 12a, 12b sont sensiblement planes. Ainsi, la bobine d'allumage 1 comprend deux entrefers fonctionnels e1, e2, situés entre une face extrême 4,5 du noyau 2 et une face 12a, 12b de la surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux. Selon l'invention, les deux entrefers e1, e2 ont des épaisseurs sensiblement identiques, cette épaisseur correspondant à la moitié de l'épaisseur qu'aurait un unique entrefer fonctionnel, placé vers l'une seulement des extrémités 4,5 du noyau 2. L'épaisseur de chacun des entrefers e1, e2 est comprise entre 0,1 et 1 mm environ. L'épaisseur de l'entrefer influence le fonctionnement général de la bobine d'allumage, la quantité d'énergie magnétique stockée dans le circuit magnétique dépendant de cette épaisseur. A configuration de circuit magnétique donnée, l'invention permet d'augmenter l'énergie d'arc E, c'est-à-dire l'énergie délivrée par la bobine d'allumage 1, comme l'illustrent les figures 3 et 4. La figure 3 représente l'énergie d'arc E1 obtenue avec un circuit magnétique à un entrefer et l'énergie d'arc E2 obtenue avec un circuit magnétique à deux entrefers e1, e2 égaux situés chacun à une extrémité du noyau 2. Les courbes représentées correspondent à l'intégrale de la puissance de l'arc E, en joules, en fonction de la durée d'arc t en secondes. La figure 4 représente l'augmentation moyenne, en pourcentage, de l'énergie d'arc E2 obtenue par une bobine d'allumage selon l'invention (deux entrefers e1, e2 d'épaisseurs identiques et égales à la moitié de l'épaisseur d'un unique entrefer) par rapport à l'énergie d'arc E1 obtenue par une bobine d'allumage de l'art antérieur (un unique entrefer vers l'une des extrémités du noyau 2). L'augmentation moyenne est d'environ 10 %, et est généralement comprise entre 7 et 13 % selon la bobine considérée. En effet, la structure de l'invention permet de répartir les champs de fuite aux deux extrémités 4,5 du noyau 2, la chute de potentiel magnétique au niveau de chacun des entrefers e1, e2 étant divisée par deux par rapport à la chute de potentiel magnétique au niveau d'un entrefer unique placé à une seule extrémité du noyau 2. On réalise ainsi un meilleur couplage entre le circuit primaire et le circuit secondaire. L'invention permet d'augmenter les performances de la bobine d'allumage 1 sans augmenter son volume, et donc de conserver le même encombrement. Dans une variante de réalisation non représentée, chacun des entrefers e1, e2 comprend un aimant permanent dont l'épaisseur est divisée par deux par rapport au cas d'un entrefer unique comprenant un aimant. L'invention se rapporte également à un procédé de montage d'une bobine d'allumage 1 telle qu'elle vient d'être décrite. Le procédé de montage comporte une étape consistant à centrer le noyau 2 par rapport à la pièce 10 de retour du flux, par tout moyen convenable. En particulier, la structure du bobinot 7,9 est réalisée de façon à permettre le positionnement centré du noyau 2 par rapport à la pièce 10 de retour du flux, notamment au moyen de butées garantissant une distance fixée entre une face extrême 4,5 du noyau 2 et une face 12a, 12b correspondante de la surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux. REVENDICATIONS 1. Bobine d'allumage (1) pour moteur à combustion interne comportant : - un noyau (2) en matériau ferromagnétique portant un enroulement primaire (6) et un enroulement secondaire (8) ; - une pièce (10) en matériau ferromagnétique servant au retour du flux magnétique, la dite pièce (10) présentant deux faces (12a, 12b) situées en regard des faces extrêmes (4,5) du noyau (2) ; - un entrefer fonctionnel servant au stockage de l'énergie, caractérisée en ce que le noyau (2) est de section sensiblement constante sur toute sa longueur, et en ce que l'entrefer est réparti de manière sensiblement égale, d'une part entre une première face extrême (4) du noyau (2) et une première des dites faces (12a) de la pièce (10) de retour de flux, et d'autre part entre une deuxième face extrême (5) du noyau (2) et une deuxième des dites faces (12b) de la pièce (10) de retour de flux, les deux entrefers (e1, e2) ainsi formés ayant sensiblement la même épaisseur. 2. Bobine d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les faces extrêmes (4,5) du noyau (2) sont sensiblement planes. 3. Bobine d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les faces (12a, 12b) de la pièce (10) de retour du flux situées en regard de chacune des faces extrêmes (4,5) du noyau (2) sont sensiblement planes. 4. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'épaisseur de chacun des entrefers (e1, e2) est comprise entre 0,1 et 1 mm. 5. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un aimant permanent dans l'un des entrefers (e1, e2). 6. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chacun des enroulements (6, 8) est porté par un bobinot (7,9) en matière plastique. 7. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pièce (10) de retour du flux est réalisée à partir d'un empilement de tôles (11). 8. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pièce (10) de retour du flux présente une section transversale sensiblement rectangulaire. 9. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le noyau (2) a la forme générale d'un cylindre de révolution.