Bobine électromagnétique et dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne comportant une telle bobine

Abstract

 L'invention concerne une bobine électromagnétique comprenant un mandrin (6) creux de bobinage en matériau diélectrique et des feuilles de matériau diélectrique disposées entre des couches de spires ainsi qu'une résine isolante d'imprégnation.
Elle concerne aussi un dispositif d'allumage constitué par un boîtier cylindrique (3) isolant dans lequel est logée une telle bobine (2) ainsi que la partie supérieure d'une bougie d'allumage (1), un interface (10) bobine-bougie assurant la continuité électrique entre les deux.
Application aux dispositifs d'allumage d'un moteur à combustion interne.

Description

[0001] L'invention concerne un nouveau mode de réalisation d'une bobine électromagnétique et son utilisation particulière dans un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne.

[0002] Une bobine d'allumage est un accumulateur inductif qui emmagasine l'énergie d'allumage pour la transmettre au circuit d'allumage dans un moteur à combustion interne. Généralement, elle est constituée d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire bobinés l'un sur l'autre et comportant un noyau de fer commun qui renforce le flux magnétique. La haute tension de la bobine d'allumage est conduite par le câble d'allumage et est distribuée à chacune des bougies, par l'intermédiaire de l'allumeur.

[0003] Pour supprimer le parasitage par rayonnement électromagnétique dans le câble, et pour diminuer la complexité du montage de l'ensemble du circuit d'allumage, il existe des dispositifs d'allumage comportant une bobine par bougie d'allumage. La présente invention se rapporte à ce type de dispositif d'allumage, pour lequel la bobine ne possède pas de noyau en fer doux, réalisant ainsi un gain de poids et est réalisée de telle sorte qu'elle supporte des températures élevées et résiste aux vibrations grâce aux matériaux qui la composent.

[0004] L'invention concerne donc en premier lieu une bobine électromagnétique caractérisée par le fait qu'elle comprend:
- un mandrin creux de bobinage en matériau diélectrique ayant une bonne résistance aux températures élevées et aux agents chimiques, autour duquel sont bobinés les enroulements primaire et secondaire, le fil de sortie du circuit secondaire sortant de la bobine à travers une cavité creusée dans le mandrin suivant son axe longitudinal;
- des moyens d'isolation électrique entre les différentes couches de spires, réalisés à partir des feuilles de matériau synthétique diélectrique souple à fort coefficient de rigidité électrique et à bonne résistance à la chaleur et à partir d'une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur lesdites feuilles de matériau souple.

[0005] En second lieu l'invention concerne un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne comportant une bobine associée à chaque bougie, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un boîtier cylindrique en matériau diélectrique ayant une bonne résistance à la chaleur et aux agents chimiques, dans lequel est logée d'une part une bobine du type mentionné précédemment et d'autre part la partie de la bougie constituée par l'isolateur électrique entourant l'électrode central,
- et des moyens d'interface bobine-bougie assurant la continuité électrique entre l'enroulement secondaire de la bobine et l'électrode centrale de la bougie.

[0006] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de l'exemple de réalisation non limitatif, illustrée par la figure unique.

[0007] La figure représente une vue selon une couple longitudinale d'un dispositif d'allumage selon l'invention, comportant une bougie 1 et une bobine 2 associée dans un même boîtier 3, placé sur un moteur d'un véhicule automobile, dans le conduit de bougie 4, la bougie 1 étant vissée traditionnellement dans la culasse 5 du moteur.

[0008] Concernant tout d'abord la bobine électromagnétique 2 réalisée selon l'invention, elle comprend un mandrin 6 creux de bobinage, réalisé en matériau diélectrique, résistant bien à des températures élevées, voisines de 200° C et aux agents chimiques. En effet, cette bobine pouvant être associée à une bougie d'allumage pour véhicule automobile elle doit pouvoir rester inaltérable quelque soit l'environnement climatique du véhicule, c'est-à-dire résister aux chocs thermiques, à l'humidité, au sel ou à l'huile projetée dans le moteur.

[0009] Autour de ce mandrin 6 présentant une cavité 7 creusée suivant son axe longitudinal Δ est bobiné tout d'abord l'enroulement secondaire puis l'enroulement primaire, chaque couche de spires étant séparée de la suivante par une couche de matériau synthétique souple diélectrique, du Kapton par exemple, présentant un fort coefficient de rigidité électrique et une bonne résistance à la chaleur. En plus de ce matériau souple, l'isolation électrique entre les couches de spires est assurée par une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur les feuilles dudit matériau souple. Cette résine est avantageusement une résine silicone, qui présente les qualités suivantes: inaltérabilité dans le temps et quelque soit la température ambiante, excellent diélectrique et hydrophobe.

[0010] Dans la cavité 7 creusée dans le matériau 6 est enfilé le fil de sortie 8 de l'enroulement secondaire qui est destiné à conduire la haute tension créée par la bobine 2 vers la bougie 1 d'allumage qui lui est associée.

[0011] Afin de ne pas échauffer inutilement la bobine, on évite une grande dissipation par effet Joule en réduisant notablement la résistance du bobinage secondaire.

[0012] Cette bobine 2, de faibles dimensions (environ 5 cm de hauteur sur 3 cm de diamètre) est associée à une bougie 1, logée toutes les deux dans un boîtier 3 réalisé en matériau diélectrique, résistant à la fois aux températures élevées et aux agressions chimiques - ce peut être le même matériau que le mandrin de la bobine -. Pour obtenir un maximum d'énergie dans l'étincelle de la bougie, il faut que la bobine présente une impédance secondaire faible. La bobine selon l'invention permet de réaliser grâce à ses faibles dimensions. En effet la section du fil de d'enroulement primaire est choisie relativement grande tandis que sa longueur est relativement faible, de façon à réduire le nombre de spires de l'enroulement primaire.

[0013] Le boîtier 3 est cylindrique, à deux sections par exemple; la partie dans laquelle est logée totalement la bobine 2 a un diamètre légèrement supérieur à la partie dans laquelle est logée partiellement la bougie 1 d'allumage. Seule la partie de la bougie 1 comportant l'isolateur électrique - en céramique généralement - entourant l'électrode centrale est logée dans le boîtier 3. Pour assurer la continuité électrique entre la bobine 2 et la bougie 1, on dispose des moyens d'interface 10 destinés de plus à protéger thermiquement la bobine de la bougie dont la température en cours de fonctionnement peut atteindre 180° C. Ces moyens d'interface 10 sont constitués par exemple par un couvre-olive 11 en matériau conducteur, du métal par exemple, vissé sur le capuchon fileté, ou olive 9, qui recouvre l'extrémité supérieure de la tige de connexion qui est elle-même reliée à l'électrode centrale de la bougie 1 et comportant un ressort conducteur 12 destiné à entrer en contact avec le fil de sortie du secondaire de la bobine 2.

[0014] Pour améliorer encore la continuité électrique entre bobine et bougie, on peut placer une pastille de caoutchouc conducteur 13 à l'intérieur du couvre-olive au sommet de la tige de connexion de la bougie 1.

[0015] Le sommet du boîtier diélectrique 3 de protection de l'ensemble bobine-bougie est fermé par un bouchon 14 diélectrique laissant passer le fil d'alimentation 15 de l'enroulement primaire de la bobine 2, connecté au circuit de commande de l'allumage. L'ensemble bobine-bougie étant ainsi constitué dans le boîtier, la bougie 1 est vissée tradionnellement par son culot 16 dans la culasse 5 du moteur.

[0016] Ainsi l'invention permet d'obtenir un gain de poids et de place par rapport aux dispositifs antérieurs, puisque le dispositif d'allumage est compact, sans noyau de fer pour la bobine, et une bonne tenue en température, en vibrations et une bonne résistance aux agents chimiques grâce aux matériaux isolants utilisés. De plus l'énergie délivrée par la bobine d'allumage est directement utilisée par la bougie, sans pertes dans un câblage. Enfin, il existe un autre avantage très important: étant donné que la fréquence de la bobine réalisée selon l'invention est supérieure à celle d'une bobine à noyau inductif (fer doux), le temps de montée de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire est plus court de sorte que l'étincelle entre les deux électrodes de la bougie d'allumage éclate de façon tournante autour de l'électrode centrale, sans dépôt de carbone le long d'un chemin particulier; la bougie s'auto-nettoie.

[0017] L'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, leurs combinaisons étant effectuées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Revendications

1. Bobine électromagnétique, caractérisée par le fait qu'elle comprend:
- un mandrin (6) creux de bobinage en matériau diélectrique ayant une bonne résistance aux températures élevées et aux agents chimiques, autour duquel sont bobinés les enroulements primaire et secondaire, le fil de sortie (8) de l'enroulement secondaire sortant de la bobine (2) à travers une cavité (7) creusée dans le mandrin (6) suivant son axe longitudinal (Δ),
- des moyens d'isolation électrique entre les différentes couches de spires, réalisées à partir de feuilles de matériau synthétique diélectrique souple à fort coefficient de rigidité électrique et à bonne résistance à la chaleur et à partir d'une résine d'imprégnation à faible viscosité et à bonne adhérence sur lesdites feuilles de matériau souple.

2. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne comportant une bobine (2) associée à chaque bougie d'allumage (1), caractérisé en ce qu'il comporte:
- un boîtier cylindrique (3) en matériau diélectrique ayant une bonne résistance à la chaleur et aux agents chimiques, dans lequel est logée d'une part une bobine (2) selon la revendication 1, et d'autre part la partie de la bougie (1) constituée par l'isolateur électrique entourant l'électrode centrale,
- et des moyens d'interface (10) bobine-bougie assurant la continuité électrique entre l'enroulement secondaire de la bobine (2) et l'électrode centrale de la bougie (1).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'interface (10) bobine-bougie sont constitués par un couvre-olive (11) en matériau conducteur vissé sur le capuchon fileté (9) qui recouvre la tige de connexion reliée à l'électrode centrale de la bougie (1) et comportant un ressort conducteur (12) destiné à entrer en contact avec le fil de sortie de l'enroulement secondaire de la bobine (2).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une pastille de caoutchouc conducteur (13) est placée à l'intérieur du couvre-olive (11) au sommet de la tige de connexion de la bougie (1).

Dessins