Brevet FR3042074A1 — publié le 20170407

La présente invention concerne un dispositif d'interface transistorisée pour moteurs à explosion dont l'ensemble d'allumage créant l'arc électrique sur les bougies est commandé par un rupteur. Le dispositif selon l'invention est destiné à fiabiliser l'ensemble d'allumage à commande par rupteur d'un moteur de véhicule automobile ou d'un motocycle disposant d'une batterie d'accumulateur. Pour certains véhicules automobiles, la création des étincelles aptes à enflammer le mélange air / essence des moteurs à explosion est assurée par des bougies reliées électriquement à un transformateur nommé « bobine haute tension ». Traditionnellement, les impulsions électriques délivrées au bobinage primaire de ce transformateur élévateur de tension sont délivrées grâce à l'action mécanique d'un rupteur impérativement associé à un condensateur. Le condensateur, composant électronique dont la presque totalité du volume est composé d'un enroulement successif de feuilles de matériau conducteur et de feuilles isolantes imprégnées d'un diélectrique chimique, peut voir ses propriétés électriques se dégrader dans le temps. Un condensateur fortement dégradé ne permet plus d'assurer une absorption suffisante de la perturbation électrique crée par le circuit magnétisant de la bobine haute tension. Dans ce cas, les impulsions électriques sont immédiatement écoulées par le rupteur, ce qui engendre l'absence d'étincelles aux bougies et crée par la-même une défaillance moteur. Le dispositif selon l'invention, permet sans nécessité d'usage du dit condensateur, de réaliser la commutation du courant issu du rupteur précité à destination du circuit primaire de la bobine haute tension. Le dispositif électronique objet de l'invention, s'intercale électriquement entre le rupteur et le circuit primaire de la bobine des ensembles d'allumage commandés par rupteur, il n'est pas nécessaire de réaliser de modifications structurelles sur le bloc allumeur ou la bobine pour réaliser l'intégration du dispositif. Ce dispositif n'est pas destiné aux mécaniques des véhicules ou motocycles dépourvus de batterie, dont la source électrique de service est majoritairement issue d'un « volant magnétique ». Le dispositif repose sur la capacité de commutation électrique dite de puissance, d'un courant de 14 ampères maximum à partir d'une information électrique dite de commande, d'environ 40 Mili Ampères sous 12 volts ou environ 20 Mili Ampères sous 6 volts. 3042074 2 L'association de plusieurs composants électroniques permet d'assurer l'ensemble des fonctions nécessaires pour réaliser l'interface : Une fonction d'adaptation d'impédance et de maintien d'une charge résistive sur le toucheau électrique du rupteur (1), une fonction d'adaptation de la tension de 5 commande du rupteur avec mise en forme du signal (2), une fonction de création de la tension de référence (3), une fonction de commutation de puissance à l'aide d'un Transistor de puissance (4). Le choix des composants du dispositif permet de couvrir une large plage de tension d'alimentation entre 5 et 15 Volts. 10 Les composants utilisés sont volontairement choisis pour assurer un fonctionnement optimal pour les tensions de service entre 5 (cinq) et 15 (quinze) Volts sont énumérés selon la liste détaillée ci dessous: Diode Shottky 1N5819, résistances 330 ohms 2 Watt, résistances 330 ohms 0,5 Watt, résistance 2,2 Kilo Ohm 0,5 Watt, transistor 2N2222-331, diode zéner 4,7 Volts 15 0,5 Watt, transistor IRGB14C4OLPBF (boitier TO-220AB). Deux variantes du dispositif permettent son emploi sur des ensembles électriques, soit au potentiel négatif référencé à la masse du véhicule (Schéma et Figure A), soit au potentiel positif référencé à la masse du véhicule (Schéma et Figure B) L'encapsulage du dispositif par coulage dans une résine bi-composant 20 diélectrique le rend insensible à l'immersion et aux vibrations mécaniques (C) L'intégration du dispositif est réalisée dans un boitier circulaire en matière aluminium choisi pour son aptitude au transfert de chaleur et sa résistance à l'abrasion (C). 3042074 3 Les schémas et figures annexées illustrent l'invention : Le schéma A représente l'organisation, les références, puissances et valeurs des composants électroniques formant ensemble fonctionnel illustré en figure A, pour un dispositif à usage sur les ensembles électriques des véhicules ayant le potentiel négatif 5 référencé à la masse. Le schéma B représente l'organisation, les références, puissances et valeurs des composants électroniques formant ensemble fonctionnel illustré en figure B, pour un dispositif à usage sur les ensembles électriques des véhicules ayant le potentiel positif référencé à la masse. 10 Une vue du boitier encapsulé dans la résine renfermant le dispositif est présentée en figure C. En référence à ces schémas et illustrations, la réalisation du dispositif peut être assurée par assemblage des composants soudés les uns aux autres. Les liaisons inter-composants peuvent être réalisées par soudage sur circuit 15 imprimé, dès lors que ses dimensions permettent le maintien de la semelle du transistor de puissance (4) sur le fond du boitier d'environ 5 centimètres de diamètre, en matière aluminium dans le but d'assurer le meilleur transfert thermique possible. Le transfert thermique et l'isolement électrique entre la semelle du transistor de puissance (4) et le fond du boitier sont assurés par l'emploi d'une feuille de silicone. 20 La semelle du transistor et la feuille de silicone intermédiaire sont maintenues fermement plaquées sur le fond du boitier lors de l'opération d'encapsulage. Les câbles électriques sont de section adaptée aux courants devant y circuler ; ils sont indémontables et prisonniers du boitier après encapsulage par coulage de résine bi-composant afin d'assurer leur rôle malgré les vibrations et la présence d'eau 25 ou d'humidité (C). L'intégration des composants est réalisée dans un boitier compact en aluminium dissipateur de chaleur. La fixation du boitier est facilitée par l'emploi d'un insert fileté au standard Métrique ISO « M6 » qui, en association avec une vis de montage, facilite le maintien de 30 la semelle du boitier du dispositif sur toute surface métallique plane. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à pérenniser la fonction allumage des automobiles, voire motocycles dits « de collection ». REVENDICATIONS1) Dispositif d'interface transistorisée pour ensemble d'allumage commandé par rupteur des moteurs à explosion, caractérisé en ce que le dispositif pour ensemble électrique à potentiel négatif référencé à la masse (Schéma A) est une entité fonctionnelle composée de sous-ensembles qui assurent : l'adaptation d'impédance et le maintien d'une charge électrique sur le toucheau du rupteur (1), l'adaptation de la tension de commande avec mise en forme du signal (2), la création d'une tension de référence (3) et la commutation de puissance (4) qui le rendent apte à fonctionner avec une source électrique comprise entre 5 et 15 Volts. 2) Dispositif d'interface transistorisée pour ensemble d'allumage commandé par rupteur des moteurs à explosion, caractérisé en ce que le dispositif pour ensemble électrique à potentiel positif référencé à la masse (Schéma B) est une entité fonctionnelle composée de sous-ensembles de mêmes affectations (1 à 4) que la revendication 1, qui le rendent apte à fonctionner avec une source électrique comprise entre 5 et 15 Volts. 3) Dispositif d'interface transistorisée, caractérisé en ce que l'encapsulage avec résine bi-composant dans un boitier aluminium et sortie directe par fils, sans fiches de connexion solidaires du boitier, le rend insensible à l'immersion et aux vibrations (Fig. C) 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la zone d'appui du boitier aluminium (Figure C) optimise la diffusion de la chaleur émise vers la zone d'accueil.