CH620742A5 - - Google Patents

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne, comprenant une bobine élévatrice de tension, un rotor à aimants et un circuit électrique.

Jusqu'à présent, les dispositifs d'allumage classiques à magnéto comportaient une bobine et un jeu de vis platinées. La bobine est habituellement enroulée sur le bras central d'un noyau à trois bras en forme de E ou sur un bras d'un noyau à deux bras en forme de U, lesdits noyaux étant constitués d'une pluralité de tôles magnétiques. En variante, on peut se servir du seul bras d'un noyau en forme de I. La bobine elle-même comporte normalement un enroulement primaire bobiné près du centre du bras d'un noyau et un enroulement secondaire qui est coaxial et extérieur à l'enroulement primaire.

Une source magnétique, comportant généralement un ou plusieurs aimants, passe rotativement devant la bobine et le noyau, en synchronisme avec le vilebrequin du moteur à combustion interne. Les vis platinées sont raccordées en parallèle sur l'enroulement primaire de la bobine et peuvent être actionnées au moyen d'une came qui se meut en synchronisme avec le rotor de la magnéto qui porte les aimants.

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Une extrémité des vis platinées est généralement mise à la terre et une extrémité de l'enroulement secondaire est généralement aussi mise à la terre par l'entremise du châssis et du bloc-cylindre du moteur à combustion interne.

L'extrémité de l'enroulement secondaire de la bobine qui n'est pas raccordée à la terre est connectée directement à la bougie ou aux bougies du moteur.

Le mouvement des aimants au sein du rotor de la magnéto devant le noyau induit des impulsions de tension dans l'enroulement primaire de la bobine. La grandeur de l'impulsion de tension dans le circuit ouvert de l'enroulement primaire est sensiblement proportionnelle à la vitesse superficielle des aimants dans le rotor de la magnéto. La grandeur de l'impulsion de tension à circuit ouvert dépend également de certaines quantités fixes, telles que la forme et la qualité des tôles magnétiques et de la grandeur et de la force des aimants. La fermeture des vis platinées est en principe synchronisée de manière à coïncider avec, ou à précéder, l'établissement de l'impulsion de tension dans l'enroulement primaire de la bobine. Lorsque les vis platinées se ferment, l'enroulement primaire de la bobine est pratiquement mis en court-circuit, de sorte qu'il circule dans l'enroulement primaire un courant. Ce courant, qui est créé dans l'enroulement primaire, est interrompu dès que les vis platinées s'ouvrent, créant ainsi un changement du flux magnétique qui relie les enroulements tant primaire que secondaire de la bobine. Il s'ensuit qu'une tension est induite dans l'enroulement secondaire de la bobine qui, du fait du grand nombre de tours de l'enroulement secondaire, atteint une valeur suffisante pour causer l'éclatement d'une étincelle dans le cylindre du moteur à combustion interne.

Le principal facteur de limitation dans un tel dispositif classique d'allumage à magnéto a jusqu'à présent été l'état des vis platinées. On a trouvé en pratique que, lorsque le courant qui passe par les vis est important, celles-ci présentent rapidement des cavités et des brûlures. Cela est causé par les arcs qui se forment entre les vis et qui sont produits par le courant inverse de l'enroulement primaire, qui se répercute par induction dans l'enroulement secondaire, par suite de l'interruption soudaine du courant dans l'enroulement primaire.

En outre, les moteurs à combustion interne sont souvent appelés à fonctionner dans des conditions de saletés et de poussières, de sorte qu'il est désirable que les vis platinées du système soient autonettoyantes. Pour que cela se produise, il faut qu'il circule par les vis un courant suffisant pour surmonter et brûler toute huile, poussières, saletés et/ou substances fongeuses sur les vis. Cela assure une bonne conduction pour la circulation du courant d'enroulement primaire pendant que les vis platinées sont fermées. Pour satisfaire à cette exigence, les bobines pour dispositif d'allumage par magnéto produisent un courant de court-circuit d'enroulement primaire de l'ordre de grandeur de 2 à 3 A, lorsque les vis platinées du dispositif sont fermées.

Un tel courant est considéré comme l'optimum requis pour l'autonettoyage et malgré cela, le nettoyage, le remplacement et la resynchronisation des vis platinées d'un dispositif d'allumage classique à magnéto représentent les principales sources de l'entretien que requièrent ces dispositifs.

Pour surmonter les problèmes susmentionnés avec les vis platinées, on a essayé, ces dernières années, à plusieurs reprises, de se servir de circuits électroniques de construction intégrale, qui fonctionnent en remplacement du dispositif classique à vis platinées. Un tel dispositif électronique est décrit dans le brevet US N° 3878452. Ce dispositif d'allumage électronique est monté, par exemple, sur des scies à chaîne Husqvarna.

Alors que les dispositifs d'allumage électroniques tels que le dispositif mentionné ci-dessus éliminent les inconvénients précités des vis platinées, ils sont onéreux du fait que les circuits qu'ils emploient exigent l'utilisation de composants électroniques à tension de claquage élevée, qui coûtent fort cher. De plus, et surtout d'une importance plus grande, des dispositifs d'allumage électroniques de ce genre n'ont pas été capables d'assurer le démarrage à basse vitesse de rotation du moteur et il résulte du type d'allumage électronique susmentionné, lorsqu'il est monté sur une scie à chaîne Husqvarna, que le démarrage ne se produit qu'à 1100 t/mn, ce qui correspond à une vitesse circonférentielle du rotor de 292 m/mn.

Alors qu'une vitesse de démarrage aux environs de 1000 t/mn est adéquate pour une petite scie à chaîne, une vitesse de démarrage aussi élevée ne convient pas pour des moteurs à deux ou à quatre temps, et surtout pas pour ceux qui présentent des pièces lourdes à forte inertie, telles que des volants, des lourdes lames de tondeuses et des disques, ou d'autres objets lourds à forte inertie qui seraient raccordés au vilebrequin du moteur.

De tels moteurs ont besoin d'une vitesse de démarrage aux environs de 400 à 600 t/mn et, jusqu'à ce jour, des vitesses de démarrage aussi basses n'ont pu être obtenues au moyen des dispositifs d'allumage électroniques connus susmentionnés.

Le nombre de moteurs à deux et à quatre temps, qui sont fabriqués de par le monde et qui utilisent un dispositif d'allumage à magnéto comportant des vis platinées, dépasse les 20 millions de moteurs par an. Le nombre de petits moteurs à quatre temps fabriqués aux Etats-Unis d'Amérique seulement dépasse déjà 15 millions par an, et la grande majorité de ces moteurs sont équipés d'un dispositif d'allumage à magnéto utilisant des vis platinées. Il s'ensuit que les conséquences économiques de toute modification dans le dispositif d'allumage utilisé par de tels fabricants sont de très grande importance.

De plus, les dispositifs d'allumage électroniques connus (à l'exclusion de ceux à décharge de condensateur), ainsi que les magnétos pour de tels dispositifs, ne conviennent non seulement pas pour la majorité de ces moteurs, par suite de leur incapacité d'assurer le démarrage à des vitesses entre 400 et 600 t/mn, mais plus particulièrement encore, de tels dispositifs électroniques connus ne peuvent être utilisés là où le démarrage est requis à très basse vitesse.

Le démarrage à très basse vitesse est nécessaire dans certaines applications telles que les moteurs équipés d'une soupape de décompression, laquelle réduit la résistance de compression ressentie par le vilebrequin lors du démarrage manuel d'un moteur. Un démarrage à très basse vitesse est également nécessaire dans les moteurs qui sont conçus pour être démarrés manuellement par des femmes ou par des personnes des deux sexes qui sont âgées ou infirmes, et ne disposent donc pas de la force physique nécessaire pour assurer une grande vitesse de démarrage. De telles applications où le démarrage à basse vitesse est particulièrement avantageux sont les tondeuses à gazon et les motocyclettes qui sont destinées à l'usage de personnes de tout sexe et de tous âges.

Le dispositif d'allumage selon la présente invention assure un allumage suffisant à des vitesses faibles du rotor de la magnéto, grâce à son circuit électronique défini dans la revendication 1. L'efficacité du dispositif peut encore être améliorée en utilisant, à la place d'une bobine classique, une des bobines particulières décrites ci-après.

Le dispositif d'allumage selon la présente invention élimine aussi bien les inconvénients des dispositifs comprenant un rupteur mécanique à vis platinées que ceux des dispositifs électroniques connus. En effet, il ne comprend pas de rupteur mécanique et assure, grâce à son circuit électronique, un allumage suffisant pour faire démarrer un moteur à une vitesse très basse. Il se prête donc particulièrement pour les moteurs à démarrage manuel. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple:

la fig. 1 est le schéma d'un dispositif d'allumage connu;

la fig. 2 est le schéma d'une première forme d'exécution du dispositif d'allumage de la présente invention;

la fig. 3 est un schéma d'une deuxième forme d'exécution préférée du dispositif d'allumage de la présente invention ;

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les fig. 4 à 7 sont des diagrammes relatifs au fonctionnement du dispositif de la fig. 3 ;

la fig. 8 est le schéma d'une troisième forme d'exécution du dispositif d'allumage de la présente invention;

les fig. 9 à 12 sont les schémas de trois autres formes d'exécution du dispositif d'allumage de la présente invention;

la fig. 13 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto classique ayant un noyau perméable à trois bras;

la fig. 14 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto classique ayant un noyau perméable à deux bras;

la fig. 15 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto classique ayant un noyau perméable en forme de I;

la fig. 16 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto classique ayant un noyau perméable à deux bras avec membres de noyau enveloppants ;

la fig. 17 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto particulière suivant une première forme d'exécution qui convient pour des noyaux perméables à un, deux ou trois bras;

la fig. 18 est une vue en coupe d'une bobine de magnéto particulière suivant une deuxième forme d'exécution qui convient également "pour des noyaux perméables à un, deux ou trois bras;

la fig. 19 est un schéma qui montre l'interconnexion préférée des enroulements primaires illustrés à la fig. 18;

la fig. 20 est une vue latérale en élévation d'un corps porte-enroulement utilisé dans les bobines de magnéto des fig. 17 et 18; la fig. 21 est une vue en coupe selon la ligne AA de la fig. 20; la fig. 22 est une vue en coupe semblable à la fig. 21, mais d'une variante du corps porte-enroulement représenté à la fig. 20;

les fig. 23 à 25 sont des diagrammes de fonctionnement de bobines de magnéto connues et d'une bobine de magnéto particulière.

En se référant maintenant à la fig. 1, on voit représenté un schéma qui est une figure du brevet US N° 3878452, et qui représente un dispositif d'allumage qui est typique en deux points de ceux utilisés jusqu'à présent.

Tout d'abord, il est fait usage d'une bobine de magnéto classique conçue pour le fonctionnement avec des vis platinées et, en second lieu, le circuit électronique à semi-conducteur, qui est utilisé en remplacement du rupteur mécanique à vis platinées utilisé précédemment, est commuté entre la non-conduction et la saturation.

Le dispositif d'allumage comporte une bobine de magnéto ayant un enroulement primaire Ll et un enroulement secondaire L2 qui sont couplés magnétiquement. Un rotor R, qui porte un ou plusieurs aimants, passe en rotation devant l'enroulement primaire Ll, de manière à y induire une tension dont la forme d'onde est approximativement sinusoïdale pour chaque tour du rotor R.

Ainsi qu'expliqué en détail dans le brevet US susmentionné, les tensions induites de polarité négative font circuler un courant dans la diode D4 et dans la résistance R4, qui retourne vers l'enroulement primaire Ll. Cependant, les tensions de polarité positive induites dans l'enroulement primaire Ll produisent la circulation d'un courant suffisant dans la résistance RI et vers la base du transistor Darlington TD, pour permettre au transistor Darlington TD de laisser passer le courant d'enroulement primaire entre son collecteur et son émetteur, par l'entremise des diodes Dl et D2. La chute de tension produite sur les diodes D1 et D2, lorsqu'on les additionne à la tension de saturation de collecteur du transistor Darlington TD, assure qu'il y a une tension suffisante aux bornes de la résistance RI et de la jonction effective base-émetteur du transistor Darlington TD pour faire circuler un courant de base suffisant à travers la résistance RI et dans la base du transistor Darlington TD. Il s'ensuit que le transistor TD est maintenu en condition de saturation.

Les résistances R2 et R3 ensemble avec les diodes D3, D31 et DZ1 forment un diviseur de tension. La base du transistor T2 est raccordée à un point de tension intermédiaire sur le diviseur de tension susmentionné et le chemin conducteur collecteur-émetteur du transistor T2 se trouve raccordé en parallèle sur le chemin conducteur effectif base-émetteur du transistor Darlington TD.

A mesure que la tension induite dans l'enroulement primaire Ll augmente vers une valeur prédéterminée, la tension qui apparaît aux bornes de la résistance R3 augmente suffisamment pour permettre d'enclencher le transistor Tl. Lorsque cela se produit,' la base du transistor Darlington TD se trouve effectivement raccordée à l'émetteur du transistor Darlington TD.

De ce fait, le transistor Darlington TD est coupé et le courant qui circule dans l'enroulement primaire Ll se trouve subitement interrompu. Cette interruption brusque du courant dans l'enroulement primaire induit une haute tension dans l'enroulement secondaire L2 de la manière classique.

Le dispositif de la fig. 1 souffre de divers désavantages, dont le premier est que l'on utilise une bobine de magnéto du type prévu pour rupteur mécanique à vis platinées. Comme expliqué précédemment, une bobine de magnéto classique de ce genre produit des tensions relativement élevées et un courant suffisant pour permettre aux vis platinées, pour lesquelles elle était conçue, de porter un courant suffisant à l'autonettoyage. Le courant maximal qui circule dans une telle bobine a toujours été inférieur à 3 ou 4 A, pour éviter une usure excessive et un brûlage des vis platinées. Cependant, l'utilisation d'une bobine classique signifie que les éléments à semi-conducteurs du circuit électronique doivent pouvoir résister aux hautes tensions et aux puissances produites par la bobine. Il en résulte qu'on a besoin de semi-conducteurs coûteux, d'une puissance relativement élevée, et prévus pour de hautes tensions. Des semi-conducteurs de ce genre augmentent considérablement le coût des circuits d'allumage électroniques connus à ce jour.

De plus, dans l'étude des circuits électroniques pour remplacer les vis platinées classiques, les composants à semi-conducteurs utilisés ont été considérés comme des équivalents fonctionnels des rupteurs mécaniques à vis platinées. Cela est fort compréhensible du fait que la production d'une haute tension dans l'enroulement secondaire L2 doit être créée par suite de l'interruption soudaine du courant qui circule dans l'enroulement primaire Ll, et que cette interruption soudaine est normalement obtenue au moyen d'un interrupteur. Cependant, les suites de la conception de ce circuit ont été que les composants à semi-conducteurs sont commutés de leur condition non conductrice vers la condition saturée.

Par conséquent, les circuits de polarisation pour les composants de semi-conducteurs ont été conçus dans le but d'actionner les interrupteurs à semi-conducteurs en saturation. Il s'ensuit qu'on a prévu les diodes Dl et D2 raccordées en série avec le transistor Darlington TD de la fig. 1, pour assurer que le transistor Darlington TD devient et reste saturé. Alors que cette disposition de circuit fonctionne comme prévu par ceux qui l'ont conçue, le coût pour prévoir les diodes supplémentaires augmente encore davantage le coût du circuit tout entier par rapport à ce qui a été décrit ci-dessus au point de vue de la puissance et des tensions d'utilisation des composants à semi-conducteurs.

De plus, le gain des composants à semi-conducteurs prévus pour haute tension est habituellement assez bas et il en résulte que de tels composants ne peuvent assurer un démarrage à faible vitesse.

La fig. 2 illustre le schéma de la première forme d'exécution du dispositif d'allumage de la présente invention.

Le rotor R reste comme précédemment et la bobine d'allumage, constituée d'un enroulement primaire Ll et d'un enroulement secondaire'L2, peut rester comme avant, mais sera de préférence comme décrit ci-après. Le circuit électronique comporte un premier transistor Tl dont le chemin conducteur collec-teur-émetteur est relié en série avec l'enroulement primaire Ll. Une résistance RI est connectée entre collecteur et base du transistor Tl et un transistor T2 a son chemin conducteur collecteur-émetteur connecté en parallèle sur la jonction base-émetteur du

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transistor Tl. La base du transistor T2 est reliée à un point de tension intermédiaire sur un diviseur de tension à résistances formé par les résistances R5 et R6 qui sont connectées en série aux bornes de l'enroulement primaire LI. A mesure que le rotor R tourne, une tension quasi sinusoïdale est induite dans l'enroulement primaire Ll.

Dans le circuit de la fig. 2, pendant le laps de temps où la tension induite dans l'enroulement primaire Ll est négative, un courant relativement faible passera par les résistances RS et R6 et aucun courant ne passera par le transistor Tl.

Cependant, lorsque la tension induite de l'enroulement primaire est positive, un faible courant circule dans la résistance RI et dans la base du transistor Tl. Ce courant de base permet au transistor Tl de laisser passer le courant induit dans l'enroulement primaire Ll, mais n'est pas de grandeur suffisante pour permettre au transistor Tl de devenir saturé. Il s'ensuit que le transistor Tl est conducteur dans sa région active normalement utilisée lorsqu'on exige des transistors de fonctionner comme amplificateur, plutôt que comme interrupteur. La tension qui apparaît au collecteur du transistor Tl est toujours plus grande que celle nécessaire à la base du transistor Tl pour polariser le transistor dans sa région active normale.

La différence de tension entre la base et le collecteur du transistor Tl correspond à la chute de tension produite dans la résistance RI par le courant de base qui circule dans la résistance RI.

A mesure que la tension induite dans l'enroulement primaire Ll, indiquée par Vp à la fig. 2, augmente, la tension qui apparaît à la base du transistor T2 augmente proportionnellement.

Il s'ensuit, après une période prédéterminée, que la tension sur la base de T2 aura augmenté suffisamment, non seulement pour permettre au transistor T2 de devenir conducteur entre collecteur et émetteur, mais également pour conduire le transistor T2 à saturation. Il en résulte que la tension qui apparaît à la base du transistor Tl n'est que la tension de saturation collecteur-émet-teur du transistor T2 et cette tension est insuffisante pour permettre au transistor Tl de devenir conducteur. De ce fait, le transistor Tl se ferme et interrompt brusquement le courant qui circule dans l'enroulement primaire Ll. L'interruption brusque du courant qui circule dans l'enroulement primaire Ll induit une haute tension dans l'enroulement secondaire L2 de la manière bien connue, pour donner lieu à l'étincelle désirée.

On peut voir que le circuit selon le schéma de la fig. 2 peut fonctionner avec beaucoup moins de composants que celui selon le schéma de la fig. 1. De plus, lorsque les bobines de magnéto ou d'allumage particulières, décrites ci-après, sont utilisées en relation avec le circuit de la fig. 2, les valeurs nominales de tension, de courant et de puissance des transistors TI et T2 sont relativement faibles, de sorte que des transistors, coûtant moins cher, peuvent être utilisés.

Cette utilisation de semi-conducteurs à faibles coûts, ensemble avec la réduction du nombre de composants dans un circuit,

réduit considérablement le coût total du dispositif d'allumage. La fig. 3 illustre le schéma d'une forme d'exécution préférée du dispositif d'allumage de la présente invention. Le circuit électronique illustré à la fig. 3 est semblable à celui illustré à la fig. 2,

sauf qu'un transistor Darlington TD est utilisé en lieu et place du premier transistor Tl décrit plus haut, une diode D5 est connectée en parallèle avec le chemin conducteur collecteur-émetteur du transistor Darlington TD, mais avec polarité inversée, et une faible capacité Cl sera de préférence connectée entre la base et l'émetteur du transistor T2 dans le but d'aider à enclencher ce transistor au moment de l'allumage. La nécessité de laisser charger le condensateur Cl avant que T2 ne s'enclenche évite tout déclenchement intempestif du dispositif d'allumage.

Le fonctionnement du circuit de la fig. 3 sera à présent décrit plus en détail en se référant aux fig. 4 à 7. Le diagramme de la fig. 4 montre la tension, à circuit ouvert, induite dans l'enroulement primaire Ll en fonction du temps, pour une seule révolution du rotor R. Deux courbes 1 et 2 sont représentées, la première étant la tension induite lorsque le rotor R se déplace à basse vitesse, et la seconde lorsque le rotor R se déplace à vitesse plus 5 élevée. La tension à circuit ouvert induite dans l'enroulement primaire Ll est sensiblement proportionnelle à la vitesse du rotor et l'amplitude de la tension induite augmente donc avec la vitesse du rotor.

La fig. 5 est le diagramme du courant Ip qui circule dans io l'enroulement primaire Ll. Pendant le temps où la tension Vp induite dans l'enroulement primaire est négative, un courant négatif circule dans la diode D5. Lorsque la tension induite Vp est positive, un courant positif circule à travers le transistor Darlington TD. La courbe 1 illustre le courant qui circule dans le transis-15 tor Darlington TD lorsque la vitesse de rotation du rotor est insuffisante pour causer l'allumage. Dans ces circonstances, l'amplitude positive maximale du courant Ip ne dépasse pas le courant de déclenchement prédéterminée It.

La courbe 2 de la fig. 5 illustre le courant primaire Ip lorsque 20 la vitesse de rotation du rotor est suffisante pour causer l'enclenchement du transistor T2. On verra que, lorsque le courant primaire Ip dépasse la grandeur de déclenchement It, le transistor T2 sera enclenché, coupant ainsi le transistor Darlington TD, et interrompant brusquement la circulation du courant Ip dans le 25 primaire. Cette interruption cause une tension induite dans l'enroulement secondaire L2 de la manière bien connue. Pendant que le transistor T2 reste enclenché, aucun courant ne circule dans le transistor Darlington TD. Cependant, le transistor T2 cesse normalement d'être conducteur pendant le même cycle positif de 30 tension induite dans l'enroulement primaire et, à ce moment, la tension qui apparaît à la base du transistor Darlington TD est capable d'augmenter suffisamment pour rendre le transistor Darlington TD conducteur et de permettre, de ce fait, à nouveau la circulation du courant Ip dans l'enroulement primaire, comme 35 illustré à la fig. 5.

La grandeur que le courant d'enroulement primaire Ip aurait atteinte à la vitesse spécifique en question du rotor est indiquée en traits mixtes à la fig. 5.

La fig. 6 est le diagramme de la tension Vp qui apparaît aux 40 bornes de l'enroulement primaire Ll pour chacun des tours simples du rotor, tel que décrit ci-dessus, en rapport avec la fig. 5. On verra que, lorsqu'il circule un courant d'enroulement primaire Ip négatif, la diode D5 coupe effectivement la tension Vp. La courbe 1 illustre la tension Vp lorsque la vitesse du rotor est 45 suffisante pour causer le déclenchement du circuit d'allumage. Cependant, la courbe 2 illustre la tension à vitesse plus élevée du rotor et la grandeur augmentée de la tension Vp croît sinusoïdale-ment jusqu'à ce que la tension critique Vt soit atteinte et que le déclenchement du circuit d'allumage soit produit.

so Puis, comme expliqué ci-dessus, le courant primaire Ip est interrompu brusquement par le transistor Darlington TD et cette interruption de courant induit une contre-tension de pointe aux bornes de l'enroulement primaire Ll. Cette pointe de tension a 1 une grandeur Vs que l'on dénomme la tension de commutation. 55 Une série d'oscillations, qui n'ont que des impulsions positives, sont normalement produites pendant le temps qui suit immédiatement l'interruption du courant primaire, et puis le cycle négatif de tension tronquée est repris.

La fig. 7 illustre la forme d'onde du courant primaire Ip qui 60 est produit lorsqu'une pluralité de déclenchements du circuit d'allumage se produit au cours d'un seul cycle. Dans ces circonstances, le transistor T2 est enclenché au début pour interrompre le courant primaire Ip, après quoi il se déclenche à nouveau rapidement. Il s'ensuit que le courant primaire Ip commence à circuler à 65 nouveau, mais présente une grandeur supérieure aux courants de déclenchement It. De ce fait, le transistor T2 s'enclenche une fois de plus pour interrompre le courant d'enroulement primaire Ip. Ce processus est répété jusqu'à ce que, finalement, lorsque le

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courant primaire Ip recommence une fois de plus à circuler, sa grandeur est alors inférieure à celle du courant de déclenchement It.

La fig. 8 illustre le schéma d'une forme d'exécution du dispositif d'allumage semblable à celle illustrée à la fig. 3, sauf qu'il peut être prévu jusqu'à trois thermistors, RT1, RT2 et RT3, dans le circuit, pour assurer une compensation de température, de manière que les caractéristiques de fonctionnement du circuit restent sensiblement les mêmes lors de changements de la température de fonctionnement du circuit. De tels changements de la température de fonctionnement peuvent être causés par suite de modification de la température ambiante, par exemple parce que le moteur à combustion interne est utilisé dans un climat soit chaud ou froid, ou par des modifications de température du circuit causées par la proximité d'un moteur à combustion interne chaud, ou même par autoéchauffement causé par la circulation du courant électrique. En général, on n'aura besoin que d'un de ces thermistors. On pourra utiliser n'importe lequel ou n'importe quelle eómbinaison des trois thermistors, bien que les thermistors RT1 et RT3 soient des thermistors à coefficient de température négative, alors que le thermistor RT2 est un thermistor à Coefficient de température positive. Les thermistors eux-mêmes peuvent être constitués à partir d'un ou plusieurs thermistors, ou d'un thermistor et d'une résistance classique séparée, de manière à contrôler à volonté la caractéristique de résistance du thermistor effectif. A titre d'exemple, une résistance peut être connectée en série avec le thermistor RT3, ce qui donnera un léger avancement du temps d'allumage à mesure que la température de fonctionnement du circuit augmente. Dans le schéma, les connexions des thermistors sont indiquées par des traits interrompus pour indiquer qu'elles peuvent être utilisées en variante selon les besoins.

En se référant à présent à la fig. 9, on y voit illustré un circuit électronique qui est semblable à celui de la fig. 2, sauf qu'on y a ajouté la diode D5 qui fonctionne comme la diode D5 à la fig. 3, et qu'une autre diode D6 a été intercalée entre le diviseur de tension, formé par les résistances R5 et R6, et la base du transistor T2. La fonction de la diode D6 est de modifier le moment auquel le transistor T2 est enclenché pour des valeurs données des résistances R5 et R6, du fait que le diviseur de tension doit fournir une tension suffisante pour polariser la diode D6 dans le sens direct, avant que du courant de base ne soit fourni au transistor T2. On pourra connecter un éliminateur de tension DS, tel qu'une diode Zener, redresseur au sélénium qui supprime les à-coups, ou un élément analogue, en parallèle avec l'enroulement primaire Ll, comme indiqué à la fig. 9. L'éliminateur de tension DS est illustré par des traits interrompus pour indiquer qu'il n'est pas essentiel pour le fonctionnement du circuit.

L'effet de l'éliminateur de tension DS est d'éviter que l'amplitude des impulsions de tension positive induites dans l'enroulement primaire Ll ne dépasse pas une limite prédéterminée. Cela vaut tant pour les impulsions de tension causées par le mouvement du rotor R que pour les extra-tensions produites lors de l'interruption de courant dans l'enroulement primaire par le transistor Tl.

Du fait que la pointe de tension positive appliquée entre collecteur et émetteur du transistor Tl se trouve réduite par l'éliminateur de tension DS, la tension nominale du transistor Tl (ou du transistor Darlington TD) peut être réduite. Les transistors de tension nominale relativement basse assurent en général des gains en courant relativement élevés. Il s'ensuit que lors de l'utilisation d'un éliminateur de tension DS et d'un transistor Tl à gain élevé, ce dernier sera coupé par le transistor T2, par suite d'une plus faible impulsion de tension positive dans l'enroulement primaire qu'auparavant. Comme conséquence directe, il y a moyen d'obtenir des vitesses de démarrage plus basses, puisque l'amplitude de l'impulsion de tension induite dans l'enroulement primaire diminue à mesure que la vitesse du rotor est réduite. En plus de la réduction de vitesse de démarrage, les transistors qui présentent une tension nominale relativement basse sont également d'un prix moins élevé.

La fig. 10 illustre un circuit électronique qui est semblable à celui de la fig. 9, sauf qu'on utilise un transistor Darlington TD au lieu d'un transistor Tl et que, en outre, on prévoit une diode supplémentaire D7 dans le diviseur de tension. La diode D7 retarde à nouveau le moment d'allumage pour une valeur donnée des résistances R5 et R6, du fait que la diode D7 doit également recevoir une polarisation dans le sens direct avant que du courant de base ne puisse être fourni au transistor T2. En outre, il est prévu une capacité Cl pour aider à enclencher le transistor T2, comme à la fig. 3. Il est bien compréhensible que d'autres diodes connectées en série peuvent être prévues en plus de la diode D7 pour retarder davantage le point d'allumage et que des diodes Zener peuvent également être prévues dans cette position du diviseur de tension.

La fig. 11 illustre un circuit électronique où l'on connecte soit une capacité C2 en série avec une résistance R7 en parallèle sur la résistance R5 du circuit de la fig. 3, soit une résistance R8 connectée en série avec une diode Zener DZ2 entre la base et l'émetteur du transistor Darlington TD. Ces adjonctions de circuit sont indiquées par des traits interrompus pour faire remarquer que ce sont des raccordements en variante. La fonction de la résistance R7 et de la capacité C2 est de permettre à la tension qui apparaît à la base du transistor T2 de s'élever plus rapidement au cours du cycle positif de la tension Vp qui se présente aux bornes de l'enroulement primaire Ll. Il s'ensuit que le transistor T2 s'enclenche plus rapidement au cours du cycle de fonctionnement du moteur à combustion interne, ce qui avance effectivement le point d'allumage de 1 ou 2° de la rotation du rotor.

La résistance R8 et la diode Zener DZ2 absorbent du courant par l'entremise de la résistance RI. Il s'ensuit que moins de courant est disponible à travers la résistance RI pour assurer le courant de base pour le transistor Darlington TD. Il s'ensuit que le transistor Darlington TD ne devient conducteur que plus tard que normalement au cours de l'impulsion positive de tension.

Du fait que la conduction du transistor Darlington TD est retardée, il reste plus de courant disponible au début de l'impulsion positive pour commencer à charger la capacité Cl. On voit donc que, lorsque le transistor TD est conducteur, il ne faut qu'un faible temps avant que la capacité Cl ne soit chargée jusqu'au point où le transistor T2 s'enclenche. On voit donc que le point d'allumage est avancé.

La fig. 12 illustre une forme d'exécution du dispositif qui permet au circuit électronique d'inclure un régulateur qui évite que la vitesse de rotation du moteur ne dépasse un niveau prédéterminé. Dans le circuit de la fig. 12, les résistances RI, R5 et R6 ainsi que les transistors TI et T2 fonctionnent comme précédemment en fonction des impulsions de tension positive produites dans l'enroulement Ll.

A mesure que le nombre de tours du moteur augmente, la valeur de l'impulsion négative de tension produite dans l'enroulement primaire Ll augmente, et à une valeur prédéterminée d'impulsion négative de tension, la diode Zener DZ4 deviendra conductrice pour permettre la charge de la capacité C5 par l'entremise de la diode Zener DZ4 et la diode D19. La résistance R24, reliée en parallèle sur la capacité C5, décharge cette dernière à un taux prédéterminé. A mesure que la vitesse de rotation du moteur augmente, la capacité C5 deviendra progressivement plus chargée, malgré l'effet de la résistance R24, jusqu'au moment où la capacité C5 est suffisamment chargée pour polariser, dans le sens direct, les diodes D20 et D21. Il en résulte que la tension qui apparaît à la jonction des résistances R5 et R6 et sur la base du transistor T2 s'en trouve diminuée, évitant ainsi l'enclenchement de ce transistor T2, comme première étape pour produire l'allumage.

Une fois que les diodes D20 et D21 ont été polarisées dans le sens direct, l'impulsion positive suivante produite par l'enroule5

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ment LI donnera lieu à la circulation d'un courant dans la résistance R5, et à la décharge partielle de la capacité C5 par les diodes D20 et D21. Par conséquent, un ou plusieurs cycles du moteur se compléteront sans qu'il se produise d'allumage, de sorte que la vitesse de rotation du moteur diminuera. La vitesse de rotation du moteur continuera à diminuer jusqu'à ce que la valeur de l'impulsion négative de tension soit suffisante pour rendre conductrice la diode Zener DZ4 et charger la capacité C5. De ce fait, les diodes D20 et D21 ne seront plus polarisées dans le sens direct, et l'allumage sera rétabli.

On voit donc que le circuit de la fig. 12 empêche la vitesse de rotation du moteur de dépasser une valeur prédéterminée et que ladite valeur peut être réglée en modifiant la valeur de la résistance R24 et/ou la capacité du condensateur C5 et/ou en choisissant une diode Zener DZ4 qui présente une tension de passage inverse différente.

Il est clair que les circuits décrits ci-dessus, et qui utilisent des transistors NPN, peuvent être modifiés pour l'utilisation, par exemple, de transistors PNP, moyennant la modification de polarité requise.

Les dispositifs décrits ci-dessus utilisent des bobines de magnéto classiques. Cependant, le rendement des circuits électroniques décrits ci-dessus et par conséquent des dispositifs selon la présente invention peut être augmenté lorsque les circuits sont actionnés à partir des bobines de magnéto particulières décrites plus loin.

La vue en coupe de la fig. 13 montre une disposition classique de bobine de magnéto qui comporte une bobine de magnéto 10 montée sur le bras central 11 d'un noyau perméable à trois bras 12 qui est généralement constitué par une pluralité de tôles magnétiques. Le noyau 12 a un bras central 11 et des bras extérieurs 13 et 14 qui sont interconnectés par un élément transversal 15. Le bras central 11, l'élément transversal 15 et n'importe lequel des bras extérieurs 13 et 14 entourent la bobine de magnéto 10 sur trois côtés de celle-ci. La bobine de magnéto 10 elle-même comporte un enroulement primaire 16 constitué normalement de quelque 200 à 300 tours d'un fil relativement épais. L'enroulement primaire 16 est habituellement de section rectangulaire ou carrée, avec le plus long côté dans le sens du bras central 11. Coaxialement et écarté par rapport à l'enroulement primaire 16, il y a un enroulement secondaire 17 dont la section est également rectangulaire ou carrée. Le diamètre du fil de l'enroulement secondaire est de loin inférieur à celui du fil utilisé pour l'enroulement primaire et présente de manière typique un diamètre de seulement quelque 0,05 mm. En outre, l'enroulement secondaire 17 comporte en général quelque 10000 tours. L'enroulement primaire 16 et l'enroulement secondaire 17 sont normalement enfermés dans un corps 18 de matière moulée, qui consiste habituellement en une résine époxy, de PVC basse densité, ou d'une matière analogue.

La fig. 14 est une vue analogue à celle de la fig. 13, mais illustre une bobine de magnéto 10 dans laquelle les enroulements 16 et 17 se trouvent montés sur un noyau perméable 19 à deux bras. Une fois de plus, le noyau perméable 19 est normalement constitué d'une pluralité de tôles magnétiques et comporte un bras intérieur 20 sur lequel se trouve montée la bobine de magnéto 10 et un bras extérieur 21. Les bras 20 et 21 sont reliés par un élément transversal 22. La bobine de magnéto comporte un enroulement primaire 16, un enroulement secondaire 17 et un corps en matière moulée 18 comme avant. Comme à la fig. 13, le noyau perméable 19 illustré à la fig. 14 n'entoure la bobine de magnéto 10 que de trois côtés. La bobine de magnéto 10 des fig. 13 et 14 est parfois monté sur l'élément transversal respectivement 15 ou 22, plutôt que sur le bras intérieur 11 ou 20.

A la fig. 15, on a illustré une autre bobine classique de magnéto. Cependant, le noyau perméable 9 comporte un élément transversal 8 sur lequel la bobine 10 se trouve montée, ainsi que des éléments latéraux en secteur de cercle.

L'ensemble de la fig. 15 est destiné à être monté en un endroit fixe à l'intérieur d'un rotor annulaire, tandis que les ensembles des fig. 13 et 14 sont destinés à être placés à un endroit fixe externe au rotor.

La fig. 16 est, encore une fois, une vue en section d'une bobine de magnéto classique 10 fabriquée par Briggs et Stratton. La bobine de magnéto 9 a un enroulement primaire 16, un enroulement secondaire 17, et un corps en matière moulée 18 comme précédemment et se trouve montée sur un noyau perméable enveloppant 23, qui est une fois de plus normalement constitué d'une pluralité de tôles magnétiques.

Le noyau perméable enveloppant 23 comporte des bras 24 et 25, reliés par un élément de montage 26 qui porte les enroulements de la bobine 10. Le premier bras 24 et le deuxième bras 25 sont respectivement prolongés de manière à former des éléments en forme de L, 27 et 28, qui enferment pratiquement les enroulements de la bobine 10. Les extrémités des membres en forme de L 27 et 28 se rejoignent bout à bout de part et d'autre d'une épaisseur 29 de matière non magnétique. On voit clairement, sur la fig. 16, que le noyau perméable 23, en vertu de ses éléments de montage 26 et ses éléments en forme de L 27 et 28, enveloppe pratiquement la bobine de magnéto sur quatre côtés. C'est pour cette raison qu'il y a lieu de comparer la disposition du noyau perméable enveloppant 23 avec les dispositions des noyaux perméables 9,12 et 19.

Il est également connu dans la pratique classique de bobines de magnéto, où l'espace à proximité immédiate du rotor de magnéto est limité, de situer une des bobines de magnéto décrites ci-dessus à l'écart du voisinage immédiat du rotor. Dans ce cas, un premier enroulement, avec noyau perméable associé, se situe tout près du rotor. Le premier enroulement est directement raccordé aux bornes de l'enroulement primaire de la bobine de magnéto.

La vue en coupe de la fig. 17 montre la première forme d'exécution, 30, d'une bobine particulière pouvant être montée soit sur le noyau perméable 12 à trois bras de la fig. 13, soit sur le noyau perméable 19 à deux bras de la fig. 14.

Le bras extérieur 13 de la fig. 17 est dessiné en traits interrompus pour indiquer cette variante de disposition du noyau perméable. La disposition de noyau perméable de la fig. 15 peut également être utilisée.

La bobine de magnéto 30 elle-même comporte un enroulement primaire 31 monté sur un corps 32, et un enroulement secondaire 33 monté sur un corps analogue 32. Tant l'enroulement primaire 31 que l'enroulement secondaire 33 ont pratiquement les mêmes surfaces rectangulaires en coupe; cependant, dans les deux cas, c'est la dimension de coupe la plus courte de chaque bobine qui s'étend le long du membre central 11. Les corps 32 peuvent être fabriqué de n'importe quelle matière non magnétique qui convient, et sont généralement de forme torique, ayant un disque supérieur et un disque inférieur, respectivement 34 et 35, espacés par une partie centrale en U 36. La partie en U 36 peut présenter la même section droite que celle du membre central 11, comme illustré, ou présenter un intérieur circulaire en vue de la facilité de fabrication.

L'écartement entre le disque supérieur 34 et le disque inférieur 35 du corps 32 qui porte l'enroulement primaire 31 dépasse normalement l'écartement correspondant du corps 32 qui porte l'enroulement secondaire 33. Quoique les corps 32 illustrés à la fig. 17 présentent pratiquement les mêmes diamètres extérieurs, leurs diamètres extérieurs peuvent, si on le désire, être différents. Les corps 32 portant tant les enroulements 31 que 33 seront de préférence enfermés dans un corps moulé 18 de la même manière que les bobines classiques des fig. 13 à 16.

De plus, les corps 32 peuvent, si on le désire, être aménagés sur les éléments transversaux 15, 22 ou 8, plutôt que sur l'élément central 11.

La fig. 18 illustre la deuxième forme d'exécution, 37, de bobine

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particulière destinée au dispositif selon la présente invention, dans une vue semblable à celle de la fig. 17. Pour la facilité, on a représenté le noyau perméable 12 à trois bras mais, si l'on préfère, on pourra tout aussi bien utiliser le noyau perméable 19 à deux bras ou même le noyau 9 en forme de I. La bobine de magnéto 37 de la fig. 18 comporte trois enroulements, soit deux enroulements primaires 38 et 39, entre lesquels est situé un enroulement secondaire 40. Les enroulements 38, 39 et 40 sont chacun portés sur un corps 32 comme précédemment. Les enroulements 38 et 39 sont de préférence connectés en parallèle, comme illustré au schéma de la fig. 19. Cependant, si on le désire, les enroulements primaires 38 et 39 peuvent être raccordés en série.

De plus, un seul enroulement (soit primaire, soit secondaire) peut être incorporé à l'intérieur de deux ou de plusieurs corps. De cette manière, la distance entre les disques 34 et 35 peut être réduite. On voit ainsi que la tension qui apparaît entre chaque couche des bobines est diminuée du fait que le nombre de tours par couche a été réduit. Cette technique de bobinage réduit de ce fait les exigences d'isolement des enroulements. Si on le désire, plusieurs bobines peuvent être formées d'une seule pièce.

Une vue latérale en élévation d'un des corps 32 montrés aux fig. 17 ou 18 est illustrée à la fig. 20, qui montre les spires 41 de l'enroulement secondaire, ainsi que le bord de la surface interne rainurée 42 des deux disques 34 et 35. La nature de la surface interne rainurée 42 est mieux représentée à la fig. 21, qui est une vue en coupe du corps 32 de la fig. 20, faite le long de a ligne AA. Dans cette forme d'exécution, la surface rainurée 42 est pourvue d'une pluralité de rainures radiales 43 à espacement angulaire pratiquement égal autour du disque. La fonction des rainures 43 est de permettre l'introduction de résine époxy entre les spires 41 de l'enroulement, et entre les spires 41 et les disques du corps 32. Les rainures 43 permettent à la résine époxy, ou à une matière isolante pouvant couler, de pénétrer à l'intérieur de l'enroulement, non seulement dans le but de fixer les spires 41, mais également pour améliorer l'isolement électrique de l'enroulement. Du fait que les exigences d'isolement des enroulements primaires sont moins sévères, la surface rainurée 42 peut être lisse pour le corps 32 qui porte les enroulements primaires 31, 38 ou 39. La fig. 22 montre une deuxième forme d'exécution pour la surface interne rainurée 42 des disques du corps et est une vue semblable à celle de la fig. 21. La fig. 22 illustre une surface rainurée interne 42 ayant des rainures 44 qui sont pratiquement parallèles. Les rainures parallèles 44 sont plus faciles à réaliser que les rainures radiales de la fig. 21, du fait que, malgré que les corps 32 soient normalement moulés d'une matière plastique, il y a lieu de fabriquer un moule ou une matrice. Pour la fabrication d'un tel moule ou d'une matrice, il est plus facile de fabriquer une série de rebords parallèles qui produiront finalement les rainures parallèles 44, plutôt que de construire une série de rebords radiaux qui produiront finalement les rainures radiales 43. L'utilisation de rainures parallèles 44 exige cependant la présence d'un rebord 45 qui s'étend pratiquement perpendiculairement aux rainures 44 en travers de la surface interne 42. Le rebord 45 est nécessaire pour éviter que les spires 41 qui forment l'enroulement ne viennent se loger dans les rainures 44 au cours du bobinage de l'enroulement.

La partie en forme de U 36 peut présenter une section droite extérieure rectangulaire, comme illustré à la fig. 21 ou une section droite extérieure circulaire, comme illustré à la fig. 22. Cette dernière section droite est préférée, du fait qu'elle permet de maintenir une tension constante sur le fil pendant le bobinage de l'enroulement.

Les avantages des bobines de magnéto décrites aux fig. 17 à 22 se rapportent tant aux performances qu'à la qualité des bobines ainsi qu'à leur coût de fabrication. Les corps 32 peuvent facilement être moulés en matière plastique et il est facile également d'y bobiner les enroulements voulus. L'enroulement et le corps peuvent alors être stockés prêts à l'assemblage comme requis, sans qu'il soit nécessaire de bobiner un enroulement extérieur sur un corps qui comporte déjà un enroulement intérieur. De plus, la construction en corps séparés permet d'éliminer les feuilles intercalaires de papier, de polyester ou de matière analogue entre les couches de l'enroulement secondaire 17 à haute tension, sans pour cela réduire l'isolement effectif de la bobine. La possibilité de se fier pour l'isolement uniquement au recouvrement en émail des fils de l'enroulement réduit non seulement le coût de fabrication de la bobine en question, mais réduit également le temps nécessaire au bobinage.

De plus, la dimension physique d'un tel enroulement sans papier, ou isolement intercalaire, se trouve réduite. Il s'ensuit également que la capacité propre de l'enroulement s'en trouve réduite, ce qui améliore les caractéristiques électriques de la bobine.

Il doit être entendu que les corps 32, porteurs d'enroulement, peuvent être utilisés, si on le désire, en plus des enroulements classiques, et peuvent également être placés coaxialement avec d'autres enroulements, tels que les enroulements classiques coaxiaux des fig. 13 à 16. A titre d'exemple, un enroulement primaire classique 16 peut présenter un corps 32 qui lui est coaxial et extérieur, le corps 32 portant l'enroulement secondaire.

Lorsque la bobine de magnéto particulière de la fig. 17 ou 18 est utilisée avec le circuit électronique de la fig. 3, la première production d'étincelles se fait à 150 t/mn, ce qui correspond à une vitesse circonférentielle de 79 m/mn pour un rotor d'un diamètre de 166,7 mm. Une fois de plus, l'amplitude de la tension d'étincelles était adéquate pour l'allumage du moteur. Il s'ensuit que la combinaison de la bobine particulière de la fig. 17 ou 18 et du circuit de la fig. 3 fournit un excellent résultat, du fait que le démarrage se produit à 150 t/mn pour un rotor de dimensions très modérées, ce qui est une vitesse de démarrage extrêmement basse.

Quoique les vitesses de rotation de rotor susmentionnées aient été converties en vitesses circonférentielles de rotor dans un but de comparaison et que d'autres détails de performance qui sont encore à donner ci-après soient également mentionnés en termes de vitesse circonférentielle du rotor, il doit rester entendu que le procédé de construction, ainsi que l'utilisation à laquelle est destiné le moteur à combustion interne, excluent l'utilisation de rotors de magnéto d'un diamètre supérieur, dans le but d'obtenir des vitesses circonférentielles élevées à des vitesses de rotation basses du moteur. Par exemple, le rotor d'une magnéto, conçu pour être utilisé sur une scie à chaîne tenue à la main, présente typiquement un diamètre de l'ordre de 75 à 125 mm, et ce n'est nullement une proposition pratique de diminuer de moitié les vitesses de démarrage de dispositifs d'allumage classiques en doublant le diamètre du rotor de la magnéto dans le but d'obtenir une haute vitesse circonférentielle du rotor.

Tant une bobine classique que la bobine particulière des fig. 17 et 18 présentent une tension secondaire de 10 kV respectivement à 350 et à 150 t/mn, lorsque celle-ci est déclenchée par le circuit de la fig. 3. Cependant, une tension secondaire de 10 kV est une tension secondaire tout à fait suffisante, qui actionnera la plupart des moteurs à combustion interne dans la plupart des circonstances, et constitue, d'autre part, une référence étalon de laboratoire fort pratique. De plus, la tension secondaire créée au moyen de la bobine de la fig. 17 ou 18 augmente moins rapidement avec la vitesse de rotation du moteur que ce n'est le cas avec des bobines classiques. Une légère augmentation est requise, du fait qu'elle protège la bobine contre des claquages éventuels d'isolements causés par décharges Corona. La bobine particulière de la fig. 17 ou 18 a été comparée à des bobines produites par d'autres fabricants, comme représenté au tableau I.

La bobine particulière de la fig. 17 ou 18 est la bobine N° 1 dans ce tableau, et la bobine classique susmentionnée est la bobine N° 3. Ce ne sont que ces bobines-là qui ont été fabriquées spécifiquement pour être utilisées dans un dispositif d'allumage à circuit électronique ne comportant pas de vis platinée mécanique,

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tandis que les autres bobines ont toutes été fabriquées pour être utilisées dans des dispositifs d'allumage classiques.

Les abréviations en tête des colonnes du tableau I désignent respectivement:

Np: Nombre de spires de l'enroulement primaire de la bobine.

Dp : Diamètre approximatif en millimètres du fil utilisé dans l'enroulement primaire.

Lp: Inductance de l'enroulement primaire en milliHenry mesurée à 40 Hz.

Rp: Résistance de l'enroulement primaire en ohms.

Ns: Nombre approximatif de spires de l'enroulement secondaire de la bobine.

Ds : Diamètre approximatif en millimètres du fil utilisé pour l'enroulement secondaire de la bobine.

Rd: Diamètre approximatif du rotor en millimètres.

RPM/SEPM : Nombre approximatif de tours de la magnéto par minute pour chaque mètre de vitesse circonférentielle par minute du rotor.

Ma: Dimensions approximatives de la surface des pôles magnétiques du rotor en millimètres et superficie approximative de cette surface en millimètres carrés. Il faut noter que les dimensions données sont des dimensions de cordes et non pas des distances le long de la surface courbe du rotor. Le nombre entre parenthèses est le nombre d'aimants séparés dans le rotor.

La: Dimensions approximatives en millimètres de la section transversale du bras ou de l'élément du noyau perméable sur lequel se trouvent montés les enroulements primaires et secondaires et superficie approximative de cette section en millimètres carrés.

Toutes les bobines, à l'exception de la bobine N° 6, étaient des bobines de construction standard, bobinées sur un noyau perméable, comme illustré aux fig. 13,14 ou 15. Cependant, la bobine N° 6 était de la construction illustrée à la fig. 16. L'entrefer entre le rotor de la magnéto et le noyau de la bobine pour tous les exemples était d'environ 0,25 à 2,20 mm.

La fig. 23 des dessins représente une courbe de tension de pointe primaire en circuit ouvert pour chacune des bobines du tableau I, en fonction de la vitesse circonférentielle du rotor correspondant. On pourra observer que chacune de ces courbes de tension primaire de pointe à circuit ouvert est pratiquement proportionnelle à la vitesse du rotor, ce à quoi on pouvait s'attendre, et que les caractéristiques des bobines 1 et 2 sont pratiquement identiques et qu'elles sont semblables aux caractéristiques des autres bobines.

Cependant, tandis que les caractéristiques de courant de pointe de court-circuit, illustrées à la fig. 24 des dessins pour les bobines des Nœ 2 à 7 du tableau I sont semblables et produisent un courant primaire de court-circuit de saturation aux environs de 2 à 3 A, la caractéristique du courant primaire de pointe en court-circuit de la bobine N° 1 est nettement différente des autres caractéristiques.

On voit surtout que le courant de saturation de la bobine N° 1 est supérieur à 5 A, ce qui est approximativement deux fois autant que celui des autres bobines. Il s'ensuit que, si la bobine N° 1 était utilisée avec un rupteur mécanique, les vis platinées seraient très rapidement brûlées par suite du courant trop fort. De plus, la modification du courant primaire de court-circuit pour la bobine N° 1, par suite d'une modification de la vitesse du rotor, à basse vitesse du rotor, est considérablement supérieure pour la bobine N° 1 à ce qu'elle est pour les autres bobines. Cela peut aisément se voir en examinant l'inclinaison de la tangente AA représentée à la fig. 24. Cette tangente présente une inclinaison qui correspond à une variation du courant primaire de court-circuit d'environ 130 m A pour chaque variation de 1 m/mn dans la vitesse circonférentielle du rotor. Des tangentes semblables pour les courbes des bobines N" 2 à 7 présentent des inclinaisons qui n'ont environ que la moitié de l'inclinaison de la ligne AA à la fig. 24. Le taux élevé de modification de courant primaire de court-circuit pour une modification de la vitesse du rotor de la bobine N° 1 est particulièrement avantageux pour le démarrage de moteurs à combustion interne à basse vitesse, du fait qu'un taux élevé de modification de courant primaire est nécessaire pour produire un fort taux de modification du flux dans la bobine et, par conséquent, une tension secondaire de grandeur suffisante pour produire une étincelle.

Ainsi qu'il a été dit précédemment, lorsque les aimants du rotor passent devant la bobine, une impulsion de tension est créée à l'intérieur de la bobine. La fig. 23 illustre la grandeur de la pointe positive de l'impulsion de tension en fonction de la vitesse du rotor. Cependant, la fig. 25 illustre la pointe de puissance fournie à une résistance de 1,5 ohm raccordée directement aux bornes de l'enroulement primaire, en fonction de la vitesse du rotor. Cette pointe de puissance a été calculée en mesurant la pointe de l'impulsion de tension qui apparaît aux bornes de la résistance de 1,5 ohm, en élevant cette valeur au carré et en la divisant par la valeur de la résistance.

On verra que la puissance de pointe produite par la bobine N° 1 dépasse celle produite par les autres bobines pour toutes les vitesses de rotor, et que le taux de modification de puissance produite par la bobine N° 1 pour une modification donnée dans la vitesse du rotor est supérieur à celui produit par les autres bobines à toutes les vitesses du rotor. L'examen des diverses valeurs données pour les bobines du tableau I indique que, à l'exception de la bobine N° 6, l'inductance de l'enroulement primaire de la bobine N° 1 est considérablement inférieure aux inductances correspondantes des autres bobines. Les bobines Nos 2 à 5 comportent toutes environ 200 tours pour l'enroulement primaire, alors que les inductances varient d'un peu plus de 3 jusqu'à un peu moins de 4 mH.

Cependant, la bobine N° 1 n'a que 140 tours à l'enroulement primaire, mais une inductance considérablement réduite de 2 mH seulement. La bobine N° 6 a également un enroulement primaire d'une inductance de 2 mH, cependant, cette bobine ne comporte que 75 tours à l'enroulement primaire.

Il est généralement admis que, pour deux bobines qui présentent pratiquement la même construction et les mêmes dimensions, l'inductance de la bobine est proportionnelle au carré du nombre de tours de la bobine. Il est bien clair que, du fait que la bobine N° 1 comporte environ deux fois plus de tours à l'enroulement primaire, mais que son inductance est la même que celle de la bobine N° 6 au lieu d'être quatre fois plus élevée, ce doit être la différence de disposition du noyau magnétique de la bobine N° 6 qui influence nettement la mesure d'inductance. Cependant, un exemen attentif des fig. 23, 24 et 25 établit clairement que les bobines Nos 1 et 6 présentent des caractéristiques nettement différentes, malgré le fait que les enroulements primaires de ces bobines ont la même inductance. On croit généralement que l'inductance joue un rôle dans l'efficacité de la bobine lorsqu'elle est utilisée avec des dispositifs d'allumage à semi-conducteurs. En examinant bien la fig. 6, on voit que la tension qui apparaît aux bornes de l'enroulement primaire augmente très fortement pendant un court laps de temps, jusqu'à la tension de commutation Vs, au moment où le courant qui circule dans l'enroulement primaire est interrompu. Du fait que cette interruption se pratique au moyen d'un dispositif à semi-conducteurs, il est important que, au moment où l'interruption est censée se produire, le courant de l'enroulement primaire cesse effectivement de circuler.

Il est généralement admis que la grandeur de la tension de pointe Vs est déterminée par le produit de,l'inductance de l'enroulement primaire et du taux de modifications du courant dans l'enroulement primaire. Il s'ensuit que, si l'enroulement primaire a une forte inductance, il produira une amplitude considérable pour la tension commutée Vs. Le chemin conducteur collecteur-émetteur de tout dispositif à transistors raccordé en série avec l'enroulement primaire et agissant comme interrupteur, comporte essentiellement deux diodes à semi-conducteurs, dos à dos. De ce

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fait, même en l'absence de tout courant de base, le transistor sera conducteur pour le courant entre collecteur et émetteur, à condition qu'une tension de conduite suffisante soit appliquée entre le collecteur et l'émetteur pour surmonter l'une des diodes placées dos à dos mentionnées ci-dessus, et permettre au transistor de devenir conducteur. Il est évident que, si un tel surpassement se produit au moment où l'on désire interrompre le courant de l'enroulement primaire, ce courant d'enroulement primaire sera initialement interrompu, et l'extra-tension induite dans l'enroulement primaire donnera lieu à une forte augmentation de tension. Si cette augmentation de tension est suffisante pour à nouveau rendre le transistor conducteur, une interruption effective du courant d'enroulement primaire n'aura pas été atteinte. Le résultat d'une telle interruption incomplète est une tension trop basse induite dans l'enroulement secondaire, du fait que le courant qui circule dans l'enroulement primaire n'aura pas subi un fort taux de changement.

De plus, du fait que la tension nominale du transistor aura été dépassée à chaque interruption du courant d'enroulement primaire, la durée de vie du dispositif à transistors sera extrêmement limitée et ce dispositif présentera très rapidement une défaillance. En vue de surmonter de telles défaillances, dans les circuits d'allumage à transistors qui ont précédemment fonctionné au moyen de bobines classiques, on a été obligé d'utiliser un dispositif de commutation qui présente une tension nominale très élevée. Il s'ensuit qu'un tel dispositif est extrêmement coûteux lorsqu'on le compare aux dispositifs à faible valeur nominale qui sont beaucoup moins chers à l'achat qu'on ne pourrait le supposer à première vue en considérant les tensions nominales.

La tension commutée, produite par chacune des bobines du tableau I lorsqu'elles sont utilisées à une vitesse circonférentielle du rotor de 304,8 m/mn dans le circuit illustré à la fig. 3, s'établit comme suit:

Bobine N° 1234567 Vs 125 200 220 180 180 170 300

On voit que la tension commutée induite dans l'enroulement primaire de la bobine N° 1 est considérablement inférieure à celle des autres bobines, de sorte que des semi-conducteurs moins chers peuvent être utilisés avec la bobine N° 1.

On voit également que la bobine N° 6, bien qu'elle présente une faible inductance d'enroulement primaire, par suite de la disposition du noyau magnétique de la bobine, produit une tension commutée Vs qui est comparable à celle des autres bobines qui présentent une plus forte inductance d'enroulement primaire. Il s'ensuit que la bobine N° 6 ne convient pas pour être utilisée avec dès dispositifs de commutation à transistors à basse tension nominale.

De ce qui précède, il est évident que les bobines des fig. 17 et 18, lorsqu'elles sont utilisées dans les circuits d'allumage à circuit électronique des fig. 3 à 12, réduisent considérablement la vitesse de démarrage qui peut être réalisée par des dispositifs d'allumage à magnéto. De plus, les bobines des fig. 17 et 18 produisent une tension de commutation Vs peu élevée et permettent donc l'utilisation de dispositifs de commutation à semi-conducteurs peu coûteux, sans risque de dégâts à quelque vitesse de rotation du moteur que ce soit, et plus particulièrement aux grandes vitesses. La combinaison de ces deux propriétés permet de présenter un dispositif d'allumage peu coûteux qui présente une performance nettement améliorée.

Du fait que la bobine de la fig. 17 ou 18 produit une tension commutée Vs tellement basse, il est possible d'utiliser un circuit intégré monolytique, comme circuit électronique qui est actionné par la bobine. Cela a deux conséquences importantes : tout d'abord que le coût du dispositif d'allumage est considérablement réduit, ensuite que l'on peut utiliser des transistors à fort gain, comme composants séparés ou incorporés dans un circuit intégré.

Les résultats de la première conséquence comprennent non seulement un coût de construction moins élevé pour le circuit, mais également un circuit plus petit et plus fiable. Cependant, le résultat de l'utilisation de transistors à haut gain influence directement la performance de la combinaison de la bobine et du circuit.

Comme expliqué précédemment, le démarrage à basse vitesse est obtenu lorsque le courant produit par l'enroulement primaire Ip dépasse un niveau prédéterminé It, pour lequel le transistor T2 s'enclenche. Si le transistor T2 est un transistor à haut gain, cela signifie que la grandeur du niveau prédéterminé de It est effectivement abaissée.

Il en résulte que le démarrage est obtenu à basse vitesse, puisqu'il suffit qu'un courant d'enroulement primaire plus petit soit produit pour l'assurer.

Les bobines des fig. 17 et 18 sont caractérisées par une inductance d'enroulement primaire qui est inférieure à 3 mH et par le fait qu'elles sont montées dans un ensemble à bobine d'allumage dans lequel le noyau magnétique perméable n'enveloppe que partiellement les enroulements, laissant ainsi au moins un côté des bobines libre de noyau magnétique. De préférence, le nombre de tours de l'enroulement primaire se situera entre 50 et 150 tours. Le diamètre du fil de l'enroulement primaire peut varier de 0,076 à 1,14 mm.

De plus, lorsque les bobines des fig. 17 et 18 fonctionnent conjointement avec un rotor de magnéto, elles sont caractérisées par la production de courant primaire de pointe de saturation en court-circuit de forte amplitude et par des taux de changement rapide de courant de pointe primaire en court-circuit pour des modifications de vitesse de rotor de magnéto à basses vitesses dudit rotor.

Il sera plus particulièrement évident, à partir de la fig. 24 des dessins, que les bobines des fig. 17 et 18 ne conviendraient pas du tout à des dispositifs classiques d'allumage à rupteurs mécaniques par vis platinées, du fait que le fort courant produit lors de la fermeture des vis platinées d'un tel dispositif aurait vite fait de brûler les vis platinées en service, de sorte que leur durée de vie ne serait que fort limitée.

Pour la construction de la bobine des fig. 17 et 18, on a adopté le processus empirique suivant. On a construit un nombre de prototypes de bobines de laboratoire, bobinées à la main, de manière à convenir pour un rotor de magnéto classique et au noyau lamellé illustré à la fig. 13. On a choisi diverses épaisseurs de fil pour l'enroulement primaire, variant de 0,076 à 1,14 mm.

Le nombre de tours de l'enroulement primaire pour chaque bobine a été varié dans les limites d'environ 50 à 150 tours.

Un enroulement secondaire pratiquement standard a été construit, qui avait un diamètre intérieur suffisant pour s'accommoder de diverses dimensions d'enroulements primaires. La forme préférée de l'enroulement secondaire comportait 12500 tours d'un fil qui présentait une épaisseur de 0,061 mm. Le circuit d'allumage électronique illustré à la fig. 3 a alors été actionné à partir d'une bobine de magnéto comportant successivement chaque combinaison des divers enroulements primaires avec l'enroulement secondaire standard.

On a alors enregistré le nombre de tours par minute nécessaire pour produire une tension d'étincelle spécifiée d'enroulement secondaire, pour chaque diamètre de fil et pour chaque nombre de tours primaires choisis. Le rotor, les pôles magnétiques et les tôles magnétiques décrites se rapportant à la bobine N° 1 du tableau I ont été utilisés dans chaque cas. La tension d'étincelle spécifiée choisie comme référence de laboratoire était de 10 kV pour la bobine secondaire décrite ci-dessus, alors qu'il est cependant possible d'augmenter ou de diminuer l'amplitude de la tension secondaire respectivement en augmentant ou en diminuant le nombre de tours de l'enroulement secondaire.

On a découvert que, pour chaque section de fil d'enroulement primaire, c'est un nombre spécifique de spires qui donnait lieu au minimum de nombre de tours de rotation nécessaires par minute pour produire la tension secondaire spécifiée. Tant l'augmentation

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

11

620 742

que la diminution du nombre de tours primaires, à partir de ce nombre spécifié de tours, produisaient dans les deux cas une augmentation du nombre de tours par minute nécessaire pour produire la tension secondaire spécifiée. Par exemple, pour un enroulement primaire d'une épaisseur de 1,016 mm, tant 120 que 140 tours primaires ont produit une tension secondaire de 10 kV à 400 t/mn. Cependant, la tension de référence de 10 kV a été produite à 350 t/mn pour 130 tours primaires. De même pour l'enroulement primaire dont l'épaisseur de fil était de 0,635 mm, un enroulement primaire comportant 130 tours avait besoin de 450 t/mn pour produire les 10 kV désirés; un enroulement primaire ayant 150 tours n'avait besoin que de 350 t/mn pour produire la tension secondaire de référence de 10 kV, mais l'enroulement primaire ayant 140 tours n'avait besoin que de 310 t/mn pour produire la même tension secondaire de référence de 10 kV. Du fait que 310 t/mn étaient la vitesse la plus basse obtenue au moyen des bobines prototypes de laboratoire bobinées à la main, on a choisi comme enroulement primaire 140 tours d'un fil d'un diamètre de 0,635 mm, avec un enroulement secondaire en fils de 0,061 mm de diamètre de 12500 tours comme combinaison d'en20

roulements à être utilisée pour la fabrication en production d'une série de bobines identiques.

Pour des raisons économiques se rapportant au coût de fabrication et au coût de la préparation nécessaires des machines avant fabrication, on n'a choisi que la combinaison d'enroulements susmentionnée pour la fabrication en production d'un nombre de bobines, chacune étant pourvue d'un noyau lamellé illustré à la fig. 13. La performance de chacune des bobines produites était identique et a été décrite ci-dessus en se rapportant à la bobine N° 1 du tableau I. On voit que la performance de la bobine fabriquée par les techniques de production est augmentée par rapport à la performance assurée par la meilleure bobine prototype bobinée à la main et présentant la même combinaison d'enroulements.

Des bobines comme celles des fig. 17 et 18 ont prouvé leur capacité de produire des tensions secondaires dépassant les 32 kV à 220 t/mn et de 40 kV à 500 t/mn. Ces résultats furent obtenus avec des bobines présentant 140 tours de primaire et au-delà de 12500 tours de secondaire.

Tableau I

Bobine Marque N° N° de pièce

Np Dp Lp Rp Ns Ds Rd

RPM/ SFPM

Ma

La

1

Solo

Vieta 5-183

Husqvarna

(Bosch)

523/60

2204/222/053

McCuIloch

(Phelon)

Wico

Briggs Stratton

Solo (Bosch)

Type 411 2/204/210013

140 0,64 2,0 0,67 12500 0,061 168

195 0,64 3,93 0,99 7000 0,061 168

195 0,61 3,51 0,86 11550 0,0305 84,5

à

0,0355

200 0,51 3,02 0,97 10050 0,058 89

190 0,53 3,13 0,83 10350 0,0405 114

75 0,68 2,0 0,49 4400 0,061 146

0,525 0,525 0,265

0,28 0,36 0,46

300 0,37 9,53 2,33 11800 0,038 90,5 0,285

0,49

17,2x25,8

11,3x12,7

440

144

(2)

17,2x25,8

11,3x12,7

440

144

(2)

12,5 x 19,2

9x9,27

240

84

(2)

13x22,9

9,27x9,52

295

88

(2)

20,3 x 14

9,27x9,65

280

90

(2)

18,4x50,8

11,3x12,7

930

144

(1)

24,2x57,2

4x10,2

1240 .

41

(2)

4 feuilles dessins

Claims (18)

1. 620742

   2

   REVENDICATIONS

   1. Dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne, comprenant une bobine élévatrice de tension (LI, L2, 10, 30, 37), un rotor à aimants (R) entraîné en rotation par le moteur, à proximité de l'enroulement primaire (Ll) de la bobine, et un circuit électronique comportant des premier (Tl) et second (T2) transistors, une première résistance (RI) et un diviseur de tension (R5, R6), caractérisé par le fait que le collecteur et l'émetteur du premier transistor (Tl) sont directement connectés chacun à une extrémité de l'enroulement primaire (Ll), que le chemin conducteur collecteur-émetteur du second transistor (T2) est connecté en parallèle avec le chemin conducteur base-émetteur du premier transistor (Tl), que la première résistance (RI) est connectée entre la base et le collecteur du premier transistor (Tl), que le diviseur de tension (R5, R6) est connecté entre les extrémités de l'enroulement primaire (Ll) et que la base du second transistor (T2) est reliée à un point de tension intermédiaire du diviseur de tension, le tout de manière que la rotation du rotor (R) induise une tension entre les extrémités de l'enroulement primaire (Ll) pour ouvrir le premier transistor (Tl), afin que le courant de l'enroulement passe directement par le chemin conducteur collecteur-émetteur de ce transistor (Tl), sans que celui-ci arrive à saturation, et pour ouvrir le second transistor (T2) par la tension intermédiaire, afin que le premier transistor (Tl) soit fermé lorsque le courant le traversant dépasse une valeur déterminée.
2. 2. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension comprend deux résistances (R5, R6) qui sont reliées en série et dont le point de connexion est relié à la base du second transistor (T2).
3. 3. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension comprend deux résistances (R5, R6) et une diode (D7) reliées en série.
4. 4. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diviseur de tension comprend au moins un thermistor (RT2, RT3).
5. 5. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première résistance (RI) varie avec la température.
6. 6. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une diode (D6) est connectée entre le diviseur de tension (R5, R6) et la base du second transistor (T2) pour rehausser la valeur de ladite tension intermédiaire, la polarité de cette diode (D6) étant la même que celle de la jonction base-émetteur du second transistor (T2).
7. 7. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en"ce qu'un condensateur (Cl) est connecté entre la base et l'émetteur du second transistor (T2).
8. 8. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier transistor (Tl) est un transistor Darlington (TD).
9. 9. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une diode (D5) est connectée entre les extrémités de l'enroulement primaire (Ll), la polarité de cette diode (D5) étant opposée à celle du chemin conducteur collecteur-émetteur du premier transistor (Tl).
10. 10. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'une diode Zener (DZ) est connectée entre les extrémités de l'enroulement primaire (Ll), la direction de conduction directe de cette diode Zener (DZ) étant contraire à celle du chemin conducteur collecteur-émetteur du premier transistor (Tl).
11. 11. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une résistance (R8) et une diode Zener (DZ2) sont connectées en série entre la base et l'émetteur du premier transistor (Tl), la polarité de la diode Zener (DZ2) étant opposée à celle du chemin conducteur base-émetteur du premier transistor (Tl).
12. 12. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé

    en ce qu'une résistance (R7) et un condensateur (C2) sont connectés en série entre ledit point de tension intermédiaire et le collecteur du premier transistor (Tl).
13. 13. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un condensateur (C5) est connecté, d'une part, à l'émetteur du premier transistor (Tl) et, d'autre part, par l'intermédiaire de deux diodes en série (D20, D21), à la base du second transistor (T2), la polarité de ces diodes étant la même que celle de la jonction base-émetteur du second transistor (T2), qu'une résistance (R24) est reliée en parallèle avec le condensateur (C5), et qu'une diode (D19) et une diode Zener (DZ4) de polarité opposée sont connectées en série entre le collecteur du premier transistor (Tl) et le point de connexion du condensateur (C5) avec les diodes en série (D20, D21), la direction de conduction directe de la diode Zener (DZ4) étant la même que celle du chemin collecteur-émetteur du premier transistor (Tl).
14. 14. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'enroulement primaire (Ll) est agencé de manière que le courant maximal de court-circuit produit par une vitesse circonférentielle élevée du rotor (R) dépasse 4 A.
15. 15. Dispositif d'allumage selon la revendication 14, caractérisé en ce que, pour des vitesses circonférentielles du rotor (R) inférieures à 60 m/mn, une variation de la vitesse circonférentielle de

    1 m/mn provoque une variation du courant de court-circuit de l'enroulement primaire, supérieure à 100 mA.
16. 16. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'enroulement primaire (LI) a une inductance inférieure à 3 mH et qu'il est monté sur un noyau magnétique (9, 12, 19) passant par son centre et entourant partiellement la bobine (30, 37), de manière à laisser libre au moins un côté de celle-ci.
17. 17. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le nombre de spires de l'enroulement primaire (Ll) est compris entre 50 et 150.
18. 18. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ses organes constitutifs sont dimensionnés de manière que la tension induite dans l'enroulement primaire (Ll) rende le premier transistor (Tl) conducteur du courant traversant l'enroulement (Ll), et ce de façon répétée, sans qu'il arrive à saturation, et que ladite tension intermédiaire rende conducteur le second transistor (T2) chaque fois que ledit courant dépasse une valeur déterminée, le tout de manière à obtenir de multiples allumages.