Dispositif d'allumage pour moteur à combustion

Abstract

 Dispositif d'allumage pour moteur à combustion utilisant des mélanges air-essence dits "pauvres", propre à appliquer aux bornes d'une bougie une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer instantanément le courant électrique nécessaire à l'allumage et à une bonne combustion du mélange.
Ce dispositif comporte dans le circuit haute tension, en série avec la bougie (1),des moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique, les moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique comprenant un thyristor TH₁ et une diode Zener DZ₁ connectée en parallèle avec le thyristor mais directement conductrice dans le sens opposé à celui où le thyristor est passant, cette diode Zener étant en outre connectée à la gâchette du thyristor.

Description

[0001] L'allumage dans les moteurs à combustion interne des mélanges air-essence dits "pauvres" se fait en général difficilement, ce qui provoque des combustions erratiques, le phénomène étant souvent aggravé par une dégradation rapide de l'isolant des bougies couramment utilisées. Mais si l'on applique aux bornes d'une bougie une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer instantanément le courant électrique nécessaire, la probabilité d'allumage du mélange est souvent satisfaisante.

[0002] Les dispositifs d'allumage dits à décharge de capacité (ou capacitifs) satisfont à la condition ci-dessus et peuvent donc être utilisés avec les mélanges pauvres. Mais ils présentent l'inconvénient de ne pas toujours permettre une durée d'arc suffisante pour bien brûler tout le mélange. Cela conduit parfois à les combiner avec un dispositif d'allumage dit à décharge de self (ou électro-magnétique) qui permet des durées d'arc en général suffisantes. Mais de tels dispositifs d'allumage combinés sont relativement compliqués.

[0003] Les dispositifs d'allumage électro-magnétiques sont couramment utilisés pour les mélanges riches mais ils ne conviennent pas, à eux seuls, pour assurer l'allumage des mélanges pauvres car le courant électique délivré instantanément n'est pas suffisant. L'adjonction d'un éclateur, placé dans l'air, en série avec la bougie permet de satisfaire dans une certaine mesure à la condition indiquée plus haut, du fait de sa caractéristique électrique discontinue. Toutefois, les inconvénients de cette solution sont nombreux : perturbations électro-magnétiques et dangers dûs à l'arc, usure, tension d'amorçage instable et surtout, consommation importante de l'énergie électrique destinée à la bougie (parfois 50%).

[0004] La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage pour moteur à combustion utilisant des mélanges air-essence dits "pauvres" propre à appliquer aux bornes d'une "bougie" une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer instantanément le courant électrique nécessaire à l'allumage et à une bonne combustion du mélange, et qui ne présente pas les divers inconvénients signalés plus haut.

[0005] Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte dans le circuit haute tension, en série avec la bougie, des moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique comprenant un thyristor et une diode Zener connectée en parallèle avec le thyristor mais directement conductrice dans le sens opposé à celui où le thyristor est passant, cette diode Zener étant en outre connectée à la gâchette du thyristor.

[0006] On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limita tif, des modes de réalisation du dispositif d'allumage selon l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

La Figure 1 est le schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif;

La Figure 2 montre des courbes représentant les variations en fonction du temps de la tension aux bornes de la bougie, de celle aux bornes du thyristor et du courant traversant la bougie;

La Figure 3 est le schéma d'une variante;

La Figure 4 est le schéma d'une autre variante;

La Figure 5 est une vue en élévation d'un mode de réalisation pratique;

La Figure 6 en est une vue en coupe axiale.

[0007] A la Figure 1 on voit une bougie 1 connectée à une source d'énergie électrique à haute tension constituée ici par le secondaire d'une bobine 2. Le primaire de cette bobine est connecté à l'une de ses extrémités en 3, au pôle positif d'une batterie et à son autre extrémité à la masse, par l'intermédiaire d'un transistor 4 commandé par des moyens 5.

[0008] En série avec la bougie 1 sont connectés des moyens de conduction bidirectionnelle assymétrique comprenant un thyristor TH₁, une diode Zener DZ₁ et une résistance R₁. Le thyristor TH₁ est disposé de manière à être passant dans le sens allant du secondaire de la bobine 2 à la bougie, quand il est commandé; la diode Zener est disposée en sens contraire, en parallèle avec le thyristor, de manière à être directement conductrice dans le sens allant de la bou gie au secondaire de la bobine, son extrémité tournée vers la bougie 1 étant connectée à la gâchette du thyristor TH₁ et, par l'intermédiaire de la résistance R₁ à la bougie 1.

[0009] Les moyens reliant le secondaire de la bobine 2 à la bougie 1 sont bidirectionnels en ce sens que le courant électrique peut circuler aussi bien de la bobine vers la bougie. Mais ils sont assymétriques car la conduction du courant ne se fait pas avec la même chute de tension dans les deux sens. Dans le sens allant de la bobine vers la bougie, le dispositif se comporte comme un thyristor auto-commandé alors que, dans le sens contraire, il se comporte comme une simple diode, à la résistance R₁ près.

[0010] De manière plus précise, quand le courant passe de la bobine vers la bougie et que la tension croît, un courant très faible passe d'abord par la diode Zener DZ₁ et la gâchette du thyristor TH₁. Puis quand la tension aux bornes du thyristor est de l'ordre de la tension Zener V _z de la diode Zener DZ₁, la diode devient passante, la tension à laquelle est portée la gâchette du thyristor TH₁ est suffisante pour rendre passant ce thyristor; le courant passe alors directement à travers ce dernier. La chute de tension entre la bobine et la bougie passe de la tension V _z à une valeur négligeable (chute de tension dans le thyristor à l'état passant, qui est de l'ordre du volt).

[0011] A la Figure 2, on voit en 6, 7 et 8, en fonction du temps, respectivement la tension aux bornes de la bougie 1, la tension aux bornes du thyristor TH₁, et le courant d'arc de la bougie.

[0012] Quand le courant passe de la bougie à la bobine, ce passage se fait à travers la résistance R₁ et la diode Zener DZ₁ (sens direct). La chute de tension n'est que de l'ordre du volt à quelques volts.

[0013] La résistance R₁ de faible valeur permet d'ajuster le courant de déclenchement du thyristor; de plus elle protège la gâchette du thyristor pendant l'inversion de polarité de la haute tension. Une diode Zener auxiliaire DZ _a est interposée entre la bobine 2 d'une part, et le thyristor TH₁ et la diode Zener DZ₁ d'autre part. Cette diode empêche une éventuelle étincelle parasite dans la bougie au moment de la mise à la masse du primaire de la bobine 2 par le transistor 4, lors de la charge de cette bobine.

[0014] Pour être suffisante, la tension Zener de la diode DZ₁ doit etre au moins de l'ordre de 1 KV. Mais la tension Zener du dispositif peut être aussi grande que cela est nécessaire; il suffit d'empiler une série d'éléments comme le montre la Figure 3 dans laquelle on voit deux diodes Zener DZ₁ et DZ₂ associées chacune à un thryistor TH₁ ou TH₂ et à une rèsistance R₁ ou R₂.

[0015] La gâchette du thyristor peut être protégée, en cas d'inversion de polarité de la haute tension, par une diode D₁ connectée en parallèle avec la résistance R₁, comme le montre la Figure 4.

[0016] La bougie 1 munie d'un plot de connexion 1 a, la bobine 2 munie d'un plot de connexion 2 b, et les divers composants tels que 9 a, 9 b, 9 c et 9 d fixés sur un circuit imprimé 10, peuvent être rangés dans un boîtier isolant 11, comme le montrent les Figures 5 et 6, de façon à former un ensemble unitaire, ceci permet d'insérer facilement le dispositif dans le faisceau haute tension des bougies.

[0017] Le dispositif selon l'invention se comporte comme un éclateur mais ne provoque pas d'étincelle. Les perturbations électro-magnétiques sont ainsi négligeables. La tension d'amorçage est constante dans le t emps. La chute de tension après amorçage du thyristor est négligeable et l'énergie consommée par le dispositif est par suite négligeable. Le dispositif est auto-déclenché dès que la tension à ses bornes est suffisante.

[0018] Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes.

Revendications

1. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion utilisant des mélanges air-essence dits "pauvres", propre à appliquer aux bornes d'une "bougie" une source d'énergie électrique à haute tension capable de délivrer instantanément le courant électrique nécessaire à l'allumage et à une bonne combustion du mélange, caractérisé en ce qu'il comporte dans le circuit haute tension, en série avec la bougie (1), des moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique, les moyens de conduction bi-directionnelle assymétrique comprenant un thyristor TH₁ et une diode Zener DZ₁ connectée en parallèle avec le thyristor mais directement conductrice dans le sens opposé à celui où le thyristor est passant, cette diode Zener étant en outre connectée à la gâchette du thyristor.

2. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé par une résistance R₁ connectée en série avec la diode Zener DZ₁.

3. Dispositif d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une diode Zener auxiliaire DZ _a connectée à la source de haute tension 2, à la diode Zener DZ₁ et au thyristor TH₁, les diodes Zener DZ₁ et DZ _a étant directement passantes dans des sens opposés.

4. Dispositif d'allumage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par une diode D₁ connectée en parallèle avec la résistance R₁, les diodes D₁ et DZ₁ étant directement passantes dans le même sens.

5. Dispositif d'allumage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une série d'ensembles diodes Zener DZ₁, DZ₂ et de thyristors TH₁, TH₂ empilés.

Dessins